UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN ESCUELA DE FÍSICA LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA PRÁCTICA: COLISIONES EN DOS DIMENSIONES
FUNDAMENTO TEÓRICO: •
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Colisiones Conservación del momento
TRABAJO PRÁCTICO: En la figura 1 se muestra esquemáticamente el montaje para la realización de la práctica. La esfera 1, de masa m1, se libera en el punto A parte superior superior de la rampa! " comienza comienza su descenso #asta el punto $. En este punto, a un costado de la rampa, se encuentra la esfera %. Cuando estas se encuentran, encuentran, se obtiene una colisión oblicua, en la cual, las esferas adquieren adquieren velocidades #orizontales & 1f " & %f, respectivamente, de tal modo que cada esfera, por separado, sigue una tra"ectoria parabólica #asta alcanzar el piso.
'igura 1
1
ÁNALISIS PRÁCTICO 1. Libere la esfera 1 SIN que c#oque con la esfera % " d(jela llegar al piso. Coloque una #oja de papel blanco centrada en este punto " encima coloque una #oja de papel carbón. %. )epita el proceso anterior * veces " trace la l+nea de referencia (garantizar !" #" $"%a $"#&"n$"r $"#$" 'a i#a )*#i&i+n )ara a#"g!rar 'a r")"ti,i'i$a$ $" 'a# "$i$a# !, teniendo especial cuidado de que (sta corresponda a la l+nea promedio. En caso de duda pregntele a su monitor. -. etermine la velocidad de la esfera 1 antes del c#oque empleando la siguiente e/presión0 V =
d t
12 en donde V corresponde a la velocidad 3instantánea4, d la distancia entre las dos interrupciones pró/imas " t el tiempo entre las mismas, las cuales son medidas con el uso de la fotocompuerta.
5
V"'*&i$a$ $" 'a "#-"ra . ant"# $"' &/*!" ")'"an$* 'a "&!a&i+n 0.1 d =
m
istancia entre las dos interrupciones pró/imas #ec#as por la esfera 1! t
=
s
6iempo entre las interrupciones!
v1i
=
m s
*. A#ora, coloque la esfera % en la posición $, es decir, a un costado de la tra"ectoria que sigue la esfera 1. 7. Libere la esfera 1 " observe en qu( punto cae cada una. Coloque una #oja de papel blanco centrada alrededor de cada uno de estos puntos " encima de ellas una #oja de papel carbón. 8. A#ora, libere la esfera 1 " determine las distancias d1 " d%, medidas respecto del punto 9 &er figura 1!. 6ambi(n determine los ángulos :1 " :% con la a"uda de un transportador ;ota0
2
=. )epita el punto anterior * veces más " obtenga los valores promedios de d1 " d%, as+ como los de ángulos :1 " :%, garantizando #i")r" la repetibilidad en las medidas, " llene la tabla 1.
Ta,'a . MEDIDAS
EVENTO
EVENTO
EVENTO
EVENTO
EVENTO
PROMEDI
1
2
3
4
5
O
d1 (m) d2 (m) θ1 θ2
5
A'&an&" )r*"$i* $" 'a# "#-"ra# . 2 3 r"#)"&ti4a"nt": d 1 _ promedio
± ∆ d 1 _ promedio =
d 2 _ promedio ± ∆ d 2 _ promedio
5
m =
m
Áng!'*# $" #a'i$a $" 'a# "#-"ra# . 2 3 r"#)"&ti4a"nt":
θ 1 _ promedio ± ∆ θ 1 _ promedio =
θ 2 _ promedio ± ∆ θ 2 _ promedio =
>. A partir de los valores promedios de d1 " d%, determine las velocidades #orizontales & 1f " & %f con que sale cada esfera despu(s del c#oque. 5
V"'*&i$a$"# /*riz*nta'"# V .- 2 V3- &*n !" #a'" &a$a "#-"ra $"#)!5# $"' &/*!":
v1 f
=
v2 f
=
m s m s
?. etermine la masa de cada esfera " proceda al cálculo del momento de cada una justo antes " justo despu(s del c#oque. E/prese estos momentos en forma vectorial.
3
5
5
Ma#a $" 'a# "#-"ra# m1 ± ∆m1 =
@g
m2 ± ∆m2 =
@g
M*"nt*# ini&ia'"# $" 'a# "#-"ra# . 2 36 r"#)"&ti4a"nt"6 ant"# $"' &/*!": omento inicial de la esfera 1 B omento inicial de la esfera % B
5
M*"nt*# -ina'"# $" 'a# "#-"ra# . 2 36 r"#)"&ti4a"nt"6 $"#)!5# $"' &/*!":
omento final de la esfera 1 B omento final de la esfera % B
1. Calcule el momento del sistema antes " despu(s del c#oque. Establezca si el momento se conserva o no. e una E/plicación a los resultados obtenidos. •
M*"nt* ini&ia' 2 -ina' $"' #i#t"a:
omento inicial del sistema B omento final del sistema B
•
E7)'i&a&i+n $" '*# r"#!'ta$*# *,t"ni$*# 0
4
11. Calcule las energ+as cin(ticas del sistema antes " despu(s del c#oque. Di no son apro/imadamente iguales, e/plique a que se debe la diferencia. A dónde se fue la energ+a
•
En"rg8a# &in5ti&a# $"' #i#t"a ant"# 2 $"#)!5# $"' &/*!" Energ+a del sistema antes de la colisión B Energ+a del sistema despu(s de la colisión B
•
E7)'i&a&i+n $" '*# r"#!'ta$*# *,t"ni$*#:
5
