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L9-COLISIÓN EN DOS DIMENSIONES (1)
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Practica de Colisiones Juan
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Laboratorio de Fisica 1
Avance Informe7
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UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER Escuela de Física LABORATORIO DE FÍSICA I L9. COLISIÓN EN DOS DIMENSIONES
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OBJETIVO Mostrar el cumplimiento del principio de conservación del momentum para colisiones bidimensionales elásticas e inelásticas.
EQUIPO
Un Mini lanzador con accesorios para colisiones bidimensionales. Dos esferas de acero, una plomada y 1 regla graduada. Papel bond o periódico preferiblemente tamaño ½ ó ¼ de pliego, papel carbón, cinta pegante, plastilina limpia-tipos y trasportador: (Estos materiales los deben traer cada grupo de trabajo).
MARCO TEÓRICO
Cuando dos partículas se aproximan una a otra, su interacción mutua altera sus movimientos, produciendo un intercambio de mo y de energía. Se dice que ha habido una colisión o choque. Si solo las fuerzas de acción y reacción entran en juego en una colisión tanto el momentum como la energía se conservan. Sea momentum de las partículas antes de la colisión y p’1 y p’2, los momentum después de la colisión. La conservación del Mo requiere que r
r
r
p1′ + p 2′
r
= p1 + p 2
1 4 2 4 3
1 4 2 4 3
despues
antes
Si se ignora cualquier posible movimiento de rotación, la energía cinética de las partículas antes y después de la colisión está dad y E K ,antes = 12 mv12 + 12 mv 22 E K , despues = 12 mv1′ 2 + 12 mv 2′ 2
La cantidad de movimiento o Momentum se conserva en un choque, pero no sucede así con al energía cinética, pues parte de es disiparse como calor si las fuerzas que actúan durante la colisión no son conservativas. Si se supone que en la colisión se conservan la energía cinética y el Momentum; se dice que se trata de una colisión perfec elástica. Entonces, de la conservación del momentum se requiere: m1 v1
+ m2 v 2 =
m1 v1′ + m 2 v 2′
y si se conserva la energía cinética m1v12
+
m2 v22
=
m1v1′ 2
+
m2 v2′ 2
Ordenando (1) y (2) pasando a un mismo lado todas las cantidades que contengan a m1, y al otro las que contengan a m2. Entonc 2 2 2 2 (1)’ y m1 (v1 − v1′ ) = m2 (v2 − v2′ ) m1 (v1 − v1′ ) = m2 (v2′ − v2 ) (2)’ Dividiendo (2)’ entre (1)’, se obtiene v1 + v1′ = v2
+ v2′
v2′
o
− v1′ = −
(v2 − v1 )
Una colisión perfectamente elástica preserva la magnitud de la velocidad relativa del cuerpo dos con respecto al cuerpo 1, pero su signo. En el caso opuesto, una colisión en la que se disipa una cantidad máxima de energía cinética. Por ejemplo entre dos bolas de mas otra sustancia deformable y adhesiva. En este caso los dos objetos quedan unidos y se mueven juntos después del choque, con la velocidad. A este efecto se le puede llamar colisión completamente inelástica. Entonces en una colisión de este tipo: v 2′
− v1′ =
0
o
v 2′
=
v1′
Y la cantidad de movimiento también se conserva. Las colisiones no suelen ser perfectamente elásticas ni perfectamente inelásticas, sino se clasifican en algún punto entre estos ex Por lo general, los cuerpos que chocan no quedan unidos y, por otra parte, se pierde cierta cantidad de energía cinética du proceso. A menudo es posible caracterizar la disipación de la energía de una colisión especificando un número e, llamado coefi restitución que se define como la razón de las velocidades relativas después de la colisión y antes de ella. Así: e=
v 2′
− v1′
v1
− v2
Es evidente que e = 1 para un choque perfectamente elástico y, para una colisión perfectamente inelástica e = 0. Entonces, 0 valor del coeficiente de restitución depende de los materiales de que estén hechos los cuerpos que chocan, y no es fácil calcula que se determina experimentalmente para cada par de sustancias de los cuerpos que chocan y es independiente de las velocidad Sign up toiniciales vote on y final en un intervalo amplio amplio de valores. Si se conocen las masas m1, m2, las velocidades y v2, title y el coeficiente de v1 this e, se pueden determinar las velocidades finales. Useful Not useful
TEMAS DE CONSULTA
Tipos de Colisiones.
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Figura 1. Dispositivo de colisión
3. Coloque papel blanco en el piso debajo del mini-lanzador. Utilizando la plomada indique el punto de salida del proyectil ma sobre el papel. 4. Coloque las dos esferas (esfera proyectil y esfera blanco), como muestra la figura 1, de manera tal, que ambas esferas qu misma altura y separadas una distancia aproximada de 3 cm. 5. Rote el soporte de la esfera blanco, de manera tal que ninguna bola rebote sobre el dispositivo de lanzamiento y así lograr qu esferas caigan en el piso. Apriete el tornillo para garantizar que el soporte de la esfera blanco se ajuste al dispositivo de lanza 6. Ajuste la altura de la T (tornillo donde se ubica la esfera blanco) hasta que las dos esferas estén al mismo nivel. Esto es n para garantizar que el tiempo de vuelo sea el mismo para cada esfera. Realice un lanzamiento de prueba, escuche sí las do golpean el piso al mismo tiempo y coloque papel carbón sobre cada uno de los sitios donde las esferas golpearon el piso.
PROCEDIMIENTO
Los siguientes datos regístrelos en la tabla 1. 1. Use una plomada para localizar sobre el papel el punto debajo del sitio donde entran e n contacto las dos esferas. Denomíne (0,0). 2. Usando una esfera, dispárela directamente, cinco veces. Mida la distancia recorrida antes del impacto desde el punto donde esfera hasta el punto (0,0) 3. Colisión Elástica: Usando 2 esferas, cargue una esfera y coloque la otra como blanco directamente delante de la misma Dispare la esfera cinco veces. Mida en cada caso la distancia recorrida. 4. Mueva ahora un poco la base donde se coloca la esfera blanco, de manera que después del choque cada partícula tome dir opuestas en el eje perpendicular (eje Y) a la dirección de lanzamiento (eje X) en el plano horizontal. Mida en cada distancias recorridas sobre cada eje (X, Y) para cada partícula. 5. Colisión Inelástica: Usando dos esferas, monte la esfera blanco y pegue un trozo de plastilina sobre ella. Oriente el la plastilina de la esfera blanco para que la esfera proveniente del dispositivo de lanzamiento la golpee, causando una inelástica. Dispare la esfera proyectil una vez y si las esteras no golpean el papel carbón, reubique el papel c arbón y dispare más. Mida en cada caso la distancia recorrida.
Tabla 1. Datos
Alcance Esfera sola [cm]
You're Reading a Preview Alcances cuando choca una esfera directamente Alcances cuando una esfera no choca detrás de la otraUnlock (0º) directamente detrás full access with a free trial.de la otra Alcance 1 Alcance 2 Alcance Alcance Alcance Alcance [cm] [cm] 1X [cm] 1Y [cm] 2X [cm] 2Y [cm]
Choque inelástico [cm]
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CÁLCULOS, RESULTADOS Y ANÁLISIS 1.
2. 3. 4.
Verifique en cada uno de los choques si se conserva la cantidad de movimiento (encontrando la diferencia porcentual en ca lo cual es equivalente a que se conserva la distancia (demuéstrelo). Para ello tome como valoron teórico distancia recorrida Sign up to vote this la title lanzamiento libre. Not useful Useful Calcule la energía cinética antes y la energía cinética después de las colisiones inelásticas. Calcule el porcentaje de diferenc (trabaje también con distancias, justificando como se puede hacer esto). ¿Qué porcentaje de la energía se perdió en el choque inelástico? Registre sus resultados junto con los errores de medición en tablas.
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Tabla 3. Resultados de la Colisión Inelástica Inicial P X
ΣP X
PY (antes del choque) Energía Cinética Inicial
ΣPY (después del choque) Energía Cinética Final
8. 9. 10. 11. 12. 13.
% diferencia de conservación % diferencia de conservación % diferencia de energía
¿Se conservé el momentum en la dirección (X) para cada tipo de c olisión? ¿Se conservó el momentum en la dirección (Y) para cada tipo de colisión? ¿Se conservó la energía para la colisión elástica? ¿Se conservé la energía para la colisión inelástica? Para la colisión elástica, ¿el ángulo entre las trayectorias de las esferas después de la colisión fue igual a 90º como es de esp Para la colisión inelástica, ¿cual fue e l ángulo entre las trayectorias de las e sferas después de la colisión?. ¿Por que éste es m 90º?
OBSERVACIONES Presente algunas observaciones sobre el experimento realizado.
CONCLUSIONES Obtenga sus conclusiones.
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TABLA PARA LA TOMA DE DATOS (sugerida )
L9. Colisión en dos dimensiones fecha:___________grupo_______subgrupo _______ estudiantes ___________________________
Instrumento de medición 1 _________________ sensibilidad _________
Tabla 1. Alcance Esfera sola (cm)
Alcances cuando choca una esfera directamente detrás de la otra (0º) Alcance 1 Alcance 2 (cm) (cm)
Alcances cuando una esfera no choca directamente detrás de la otra Alcance 1X (cm)
Alcance 1Y (cm)
Alcance 2X (cm)
Alcance 2Y (cm)
Choqu inelást (cm)
OBSERVACIONES
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__________________________________ Vo Bo Profesor
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