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Péndulo balístico

Enviado por Carolina Ospina



  1. Resumen
  2. Objetivos
  3. Marco teórico
  4. Lista de materiales empleados
  5. Procedimiento a seguir
  6. Datos
  7. Procedimiento experimental y datos calculados
  8. Conclusiones
  9. Referencias bibliográficas

  1. Hay dos métodos para hallar la velocidad inicial de un proyectil

    Primero por medio del péndulo balística a la cual se determina la velocidad inicial utilizando los conceptos conservación del momento lineal, en la cual se dispara el proyectil y el balín choca con el péndulo quedando unidos hasta una altura determinada, generando un choque inelástico al cual se le aplica la conservación del momento lineal, hallando así su velocidad inicial

    El segundo método es un tiro parabólico en el cual nuestra altura es constante y varia nuestra distancia de alcance en el eje x, donde empleamos las ecuaciones cinemáticas para dicho sistema hallando así su velocidad inicial

  2. RESUMEN

    There are two methods to find the initial speed of a projectile

    First by means of the pendulum ballistics to which the initial speed is determined using the concepts conservation of the lineal moment, in which is shot the projectile and the baling it collides with the pendulum being united until a certain height, generating an inelastic crash to which is applied the conservation of the lineal moment, finding this way its initial speed

    The second method is a parabolic shot in which our height is constant and it varies our reach distance in the axis x, where we use the equations kinematics for this system finding this way its initial speed

  3. ABSTRACT
  4. INTRODUCCIÓN

Con el siguiente informe describimos la experiencia adquirida en el laboratorio al poner en practica lo estudiado teóricamente y mostramos de una forma clara y resumida los métodos utilizados en nuestro experimento.

Mediante un análisis profundo de los conceptos de la conservación del momento lineal y la cinemática del movimiento parabólico se estudiara el proyectil al ser disparado hallando su respectiva velocidad inicial

4. OBJETIVOS

  • Estudiar los conceptos de conservación del momento lineal, conservación de la energía, tipos de colisiones, cinemática del movimiento parabólico
  • Describir las características del movimiento parabólico que realiza el balín al ser disparado
  • Describir el tipo de choque del balín disparado contra el péndulo
  • Analizar por medio de los datos el movimiento y determinar su comportamiento
  1. MARCO TEÓRICO

CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL

La masa total de un sistema multiplicada por la velocidad del centro de masas es igual a la cantidad de movimiento lineal total  del sistema

P = M Vcm. Si la fuerza externa resultante que actúa sobre el sistema es nula, la cantidad de movimiento total del sistema se conserva.

CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA

Cuando en un problema intervienen sobre el sistema únicamente fuerzas conservativas se pude aplicar el teorema de conservación de la energía. Esto supone que

Siendo y las sumas de las energías potenciales más la energía cinética en los momentos inicial y final

COLISIONES

Se emplea el término de colisión para representar la situación en la que dos o más partículas interaccionan durante un tiempo muy corto. Se supone que las fuerzas impulsivas debidas a la colisión son mucho más grandes que cualquier otra fuerza externa presente.

El momento lineal total se conserva en las colisiones. Sin embargo, la energía cinética no se conserva debido a que parte de la energía cinética se transforma en energía térmica y en energía potencial elástica interna cuando los cuerpos se deforman durante la colisión.

Se define colisión inelástica como la colisión en la cual no se conserva la energía cinética. Cuando dos objetos que chocan se quedan juntos después del choque se dice que la colisión es perfectamente inelástica. Por ejemplo, un meteorito que choca con la Tierra.

En una colisión elástica la energía cinética se conserva. Por ejemplo, las colisiones entre bolas de billar son aproximadamente elásticas. A nivel atómico las colisiones pueden ser perfectamente elásticas.

La magnitud Q es la diferencia entre las energías cinéticas después y antes de la colisión. Q toma el valor de cero en las colisiones perfectamente elásticas, pero puede ser menor que cero si en el choque se pierde energía cinética como resultado de la deformación, o puede ser mayor que cero, si la energía cinética de las partículas después de la colisión es mayor que la inicial, por ejemplo, en la explosión de una granada o en la desintegración radiactiva, parte de la energía química o energía nuclear se convierte en energía cinética de los productos.

TIRO PARABÓLICO

Se denomina tiro parabólico, en general, a aquellos movimientos que suceden de forma bidimensional sobre la superficie de la tierra.

Para este tipo de móviles el movimiento se descompone en sus componentes X e Y. El movimiento en X no sufre aceleración, y por tanto sus ecuaciones serán

pero en cambio en el eje Y se deja sentir la fuerza de la gravedad, supuesta constante y por tanto sus ecuaciones serán


Algunas preguntas típicas del tiro parabólico son calcular el alcance y altura máxima. Estas preguntas se pueden contestar sabiendo que la altura máxima se alcanzará cuando. De esta condición se extrae el tiempo que tarda en alcanzar la altura máxima y sustituyendo en la ecuación de las se obtiene la altura máxima. El alcance máximo se puede calcular razonando que, para cuando esto suceda, el móvil volverá estar al nivel del suelo y por tanto , sustituyendo se obtiene y, sustituyendo éste en las el resultado. Otras cantidades se pueden conseguir de manera similar.

6. LISTA DE MATERIALES EMPLEADOS

  • Balín de acero
  • Proyectil
  • Péndulo balístico
  • Hojas de papel
  • Regla
  1. PROCEDIMIENTO A SEGUIR

  1. Antes de iniciar las mediciones debemos alinear el sistema de tal forma que el proyectil se incruste en el péndulo.

  2. Disparamos el proyectil 10 veces y tomamos los valores de las alturas máximas del péndulo. Después, tomamos los valores medios de h, y los anotamos en una tabla de datos.
  3. Bajamos el péndulo del soporte, medimos la masa M y la masa m del proyectil. Después anotamos los valores en una tabla.
  4. Luego quitamos el péndulo de la trayectoria del proyectil y lo disparamos 10 veces más

    DEMOSTRACIÓN.

    Se reemplaza

    6. DATOS

    EL balín pesa 0.072 0.01Kg

    El péndulo pesa 0.25 0.01Kg

    Tabla No. 1

    CON PÉNDULO BALÍSTICO

    Tiro #

    X (cm)

    Y (cm)

    1

    17.5

    10.2

    2

    18

    11.2

    3

    18.9

    10.9

    4

    17.7

    10.5

    5

    18.3

    10.3

    6

    18.4

    10.6

    7

    18.8

    10.6

    8

    17.7

    10.5

    9

    18

    10.6

    10

    18.3

    10.7

    Tabla No. 2

    SIN EL PÉNDULO BALISTICO

    Tiro #

    X (cm)

    Y (cm)

    1

    134.1

    105

    2

    134.9

    105

    3

    135.5

    105

    4

    139.8

    105

    5

    136.9

    105

    6

    138.7

    105

    7

    138.3

    105

    8

    141.7

    105

    9

    138.5

    105

    10

    138.3

    105

  5. Con los datos que tenemos, calculamos la velocidad inicial (vi) del proyectil
  6. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y DATOS CALCULADOS
  1. Hallamos el valor medio de la altura

    La incertidumbre de la velocidad es 6.32

  2. Calculamos la velocidad inicial con su respectiva incertidumbre usando la gravedad 9776 10

    Antes de chocarse el balín tiene una altura de 7.2 cm por lo tanto su

    Antes del choque el péndulo balístico tiene una altura de 7.2cm por lo tanto su:

    Después del choque el balín y el péndulo quedan adheridos por lo tanto es una colisión inelástica.

    Además sabemos que la energía cinética en este momento es igual a cero

  3. Discusión sobre las transformaciones de energía de las distintas etapas del fenómeno observado.
  4. La velocidad inicial por métodos cinemáticos:

VoX = Vo.cos0 = Vo

Y =-1/2gt2+ Voy + yo

X = Vt

V2 = 0.5x977x(137.5)2

105

V = 296.5 cm/s

La velocidad mas acertada es V = 6.43 m/s por lo tanto la tomamos como convencionalmente verdadera

  1. CONCLUSIONES
  • Por medio de los resultado de la velocidad inicial se puede concluir que para que un movimiento parabólico se pueda realizar exitosamente, se debe de mantener un ambiente estable para lograr los resultados que realmente se están buscando, por lo que la ubicación y el estado de los elementos que se están utilizando entran a jugar un papel muy importante, y así, de esta forma, podremos obtener el resultado esperado.

Que la condiciones del ambiente no se toman en cuenta para lograr un resultado estándar, de lo contrario se dependería de un lugar y un tiempo especifico para lograr "los mismos resultados", lo cuál es prácticamente casi imposible.

  • Aprendimos como hallar la velocidad inicial de un sistema por dos métodos diferentes y a demostrar la velocidad inicial de un sistema por medio de la conservación del momento lineal.
  • Analizamos detalladamente el comportamiento de los sistemas antes y después del choque con sus respectivas energías y lo que dichas puede decir de aquellas.
  1. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Física general con experimentos sencillos. Beatriz Alvarenga, Antonio Máximo. Editorial Harla, México. 1979, 1980, 1981

Guía de laboratorio FÍSICA I. Luis Alfredo Rodríguez

Villegas Mauricio, Ramírez Ricardo,

investiguemos 10, Voluntad, Bogota 1989

centros6.pntic.mec.es/cea.pablo.guzman

www.goggle.com

 

Presentado por:

Javier Tenorio

Nathalia Guevara

Maria Carolina Ortiz

Carolina Ospina

 


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