DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS MECATRONICA
Física 1 LABORATORIO No 3.2 COLISIONES ELASTICAS REALIZADO POR: Vinicio Chuui! O"#an$o Ros%"o DOCENTE: In&. 'n&%# (##oa FECHA:
20/11/2013
Resumen Esta práctica intuitiva de colisiones elásticas tuvo como objetivo principal demo demost stra rarr el coef coefci cien ente te de resti estitu tuci ción ón entr entre e obje objeto tos s de die dierrente entes s materiales y como el mismo, varía dependiendo de los materiales que se usen. A más de eso se busca demostrar los tipos de choques que existen, y demostrar como en los cuerpos varía la velocidad con la que llean al choque y con la que salen del mismo, dependiendo de la masa que tena cada uno de los cuerpos.
Abstract !his practice elastic collisions intuitive main objective "as to demonstrate demonstrate the coe#cient o restitution bet"een objects o di$erent materials and ho" it vari varies es depe depend ndin in on the the mate materi rial als s used used.. %or %ore than than that that see& see&s s to demonstrate the types o collisions exist, and demonstrate ho" the bodies varies the speed at "hich they arrive "ith shoc& and comin out o it, dependin on the mass held by each o the bodies.
1. Tema: “Colisiones 2. Obet!"#s: '
' '
elásticas”
Anali(ar como determinar el )oefciente de *estitución de dos cuerpos que colisionan elásticamente y comprobar el +rincipio de la )onservación de )antidad de %ovimiento lineal y la )onservación de la Enería )intica en el choque elástico. -dentifcar los tipos de choques existentes entre cuerpos. %edir con el dinamómetro la uer(a de tracción y la normal del cuerpo en una superfcie hori(ontal y con velocidad constante para dierentes pesos.
3. Marc# te$r!c#: )uando dos cuerpos chocan, sus materiales pueden comportarse de distinta manera sen las uer(as de restitución que acten sobre los mismos. /ay materiales cuyas uer(as restituirán completamente la orma de los cuerpos sin haber cambio de orma ni enería cintica perdida en orma de calor, etc. En otros tipos de choque los materiales cambian su orma, liberan calor, etc., modifcándose la enería cintica total. 0e defne entonces un coefciente de restitución 123 que evala esta prdida o no de enería cintica, sen las uer(as de restitución y la elasticidad de los materiales.
45163, 47163 8 4elocidades de los cuerpos 5 y 7 antes del choque 4713, 4513 8 4elocidades de los cuerpos 5 y 7 despus del choque 2 es un nmero que varía entre 6 y 5. 0i 2 8 6 choque perectamente inelástico 0i 69295 choque semielástico 0i 2 8 5 choque perectamente elástico
C%#&ue 'er(ectamente e)*st!c# En los choques perectamente elásticos, además de la cantidad de movimiento, tambin se conserva la enería cintica total del sistema. !ambin se conservan las ormas de los cuerpos y no hay enería perdida por ro(amiento, calor, etc. El coefciente de restitución en este tipo de choques vale 5. 2 8 5 Ec 5163 : Ec7163 8 Ec513 : Ec713 2 8 )oefciente de restitución Ec5163, Ec7163 8 Enería cintica inicial de los cuerpos 5 y 7 Ec513, Ec713 8 Enería cintica fnal de los cuerpos 5 y 7
C%#&ue 'er(ectamente !ne)*st!c# El choque perectamente inelástico se da cuando ambos cuerpos quedan peados, teniendo una sola masa lueo del choque. Al haber un cambio de orma no se conserva la enería cintica de los cuerpos. El coefciente de restitución en este tipo de choques vale 6. 286
C%#&ue sem!e)*st!c# En la mayoría de los casos reales actan uer(as que no restituyen completamente las ormas, habiendo prdidas de enería cintica. Esto es cuando 2 tiene valores mayores que 6 y menores que 5. En ese caso decimos que el choque es semielástico.
+. E&u!'#s , Mater!a)es: ' ' ' ' ' ' ' ' ' '
Aparato para determinar el )oefciente de *estitución. )arril de aire, 0oplador. Aerodesli(adores. Arrancador mecánico. !ope. ;arreras otoelctricas contadoras. +esas. %aterial de montaje. -nterase, )omputadora, 0ot"are %easure. %etro.
-. Pr#ce!m!ent# e )a 'r*ct!ca: •
•
•
tempori(ador?contador.
)onsidere > procesosC m58m7 m5Dm7 m59m7 Estos movimientos son reistrados por la computadora. Anote los datos de rapide( y masa de cada aerodesli(ador para desarrollar su inorme.
. Tabu)ac!$n e Dat#s:
011002 3+ Ca9 7 a # m Reb % #te 1 m Ca9 7 a 1 m Reb % #te 2 m Ca9 7 a 2 m Reb % #te 3 m
03223 0; Ca9 7 a # m Reb % #te 1 m Ca9 7 a 1 m Reb % #te 2 m Ca9 7 a 2 m Reb % #te 3 m
MATERIA: ACEROACERO e456%/7 e456%/7 e456%/7 8 8 8 6,> FG 6,> 6,HI76I >H HG5 6,> >H 6,7 6,H>57 HG 5I 6,7 HG 6,7 6,JF7JF 7G 5I
6,> FG 6,> 6,HGI65 >G 77G 6,> >G 6,7 6,H6IF> FG JF 6,7 FG 6,7 6,J7JI 6G JHG
6,> FG 6,> 6,HG75F >7 J5 6,> >7 6,7 6,H6I5> F7 H7J 6,7 F7 6,7 6,JFJ 56 JFJ
MATERIA:
e456%/7 8
6,> FG 6,> 6,H>6FI 7G FJG 6,> 7G 6,5 6,FF>FH HG H>I 6,5 HG 6,5 6,H5HG> G I6
6,> FG 6,> 6,HGFJ> > F>H 6,> > 6,7 6,H5GGH J5 H 6,7 J5 6,7 6,JFGF5 5I >HJ
6,> FG 6,> 6,H7FJJ 77 6H 6,> 77 6,5 6,FFJ5H HI F 6,5 HI 6,5 6,JJIFJ I> I5J
6,> FG 6,> 6,H>FH5 7H 757 6,> 7H 6,5 6,>J5H >G II 6,5 >G 6,6 6,FH5FG JG JGH
ANTES DE A COISI=N m1 Ener@9a C!nt!ca Err#r 6B8 Cant!a e M#"!m!ent#
e456%/7 8
<1
m2
6,> FG 6,> 6,H5FF> 5I H5 6,> 5I 6,5 6, G F 6,5 G 6,6 6,J5HG6 HG FGI
DESP>?S DE A COISI=N < 2
m1
>1
m2
6,76H 6,J 6,757 6,76H 6,6 6,757 5 7 I 6 5 G I 6,6F67HHG7 6,6I6FI7H6I 7F,J6G6G5 6,5F5G7
6,5IGHJH
>2 6, H
Err#r 6B8
H,6F>FI7
ANTES DE A COISI=N m1
<1
DESP>?S DE A COISI=N < 2
m2
m1
>1
m2
>2
6,G6H 6, 6,757 6,G6H 6,5 6,757 5 7 I 6 5 7 I 6,6FJ7H67 6,6IHG55GI 5,5>>FJF
Ener@9a C!nt!ca Err#r 6B8 Cant!a e M#"!m!ent# Err#r 6B8
6,7I>G7
6,F F
6,757F5F 5,5>GHG55
ANTES DE A COISI=N m1
<1
m2
DESP>?S DE A COISI=N < 2
m1
>1
m2
>2
6,76H 6,J 6,G57 6,76H 6,5 6,G57 5 G I 6 5 7 I 6,I 6,6F>FF6GJ 6,6I>6J67 7J,6>>>H5
Ener@9a C!nt!ca Err#r 6B8 Cant!a e M#"!m!ent# Err#r 6B8
6,5FIGG
6,7>5>G7 '>5,F56F>>6F
. Pre@untas: A. u e')!cac!$n (9s!ca t!ene e) C#ec!ente e
Rest!tuc!$n. !iene que ver con las velocidades que tienen los objetos, antes de que estos colisionen hasta despus del momento que colisionan@ la rapide( y enería cintica están completamente relacionadas al coefciente de restitución, el mismo que representa o no la prdida de enería cintica sen las uer(as de restitución y elasticidad de los materiales. El coefciente de restitución se encuentra tambin relacionado con la deormación que tienen los cuerpos al momento de impactar y la capacidad que tienen para volver a su orma normal.
F. Rea)!ce e) an*)!s!s necesar!# &ue ust!&ue &ue: e=
√
h H
C. Determ!ne )a e'res!$n @enera) e) c#ec!ente e rest!tuc!$n )ue@# e n reb#tes.
D. P#r &u e) c#ec!ente e rest!tuc!$n e'ene e) mater!a) e )#s cuer'#s &ue c#)!s!#nan. +orque dependiendo del material, existirá una mayor o menor prdida de enería y por ende la rapide( de subida cambiará así como tambin la enería potencial que tena el sistema cambiará y como la masa y la ravedad son constantes, lo nico que podrá variar será la altura que alcance el cuerpo.
E. Se %a c#nser"a# )a ener@9a c!nt!ca e) s!stema en estas e'er!enc!as.
En la primera experiencia no existe una conservación de la enería cintica pues el valor obtenido como coefciente de restitución es distinto de uno, esto indica que las velocidades antes y despus de los choques han variado, por lo tanto no se ha conservado la enería cintica. En la seunda experiencia, donde las masas son iuales, si existió una conservación de la enería cintica pues los cuerpos son en teoría iuales y al colisionar, la velocidad con la que saldrán será la misma, por lo tanto el choque se defnirá como perectamente elástico. En la tercera y cuarta experiencia, donde m5 es mayor a m7 y donde m7 es mayor que m5 respectivamente, la enería cintica no se conserva pues aquí los choques no son perectamente elásticos, por ende existen notables variaciones en su enería.
G. C#ns!era &ue e) Pr!nc!'!# e C#nser"ac!$n e Cant!a e M#"!m!ent# )!nea) se %a em#stra#
0i ya que tuvimos las masas que eran constantes y nos encontrábamos trabajando con velocidades tambin constantes, se puede indicar que se ha conservado la cantidad de movimiento lineal.
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C#nc)us!#nes , rec#menac!#nes: 0e puede calcular el coefciente de restitución en el rebote de un cuerpo mediante la altura que desciende y la que alcan(a. 0i las masas son iuales, los cuerpos mantienen un choque perectamente elástico. 0i existe una dierencia entre las masas, al momento del impacto, la de menor masa tendrá una velocidad menor que la de mayor masa. %ediante choques se puede demostrar el principio de conservación de cantidad de movimiento lineal.
F!b)!#@ra(9a:
httpC??""".fsicapractica.com?tipos'choque.php )ollee +hysics, *aymond A. 0er"ay, Kerry 0. Auhn, sexta edición, 766I. httpC??""".fsicapractica.com?coefciente'restitucion.php
Ane#s:
