“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Diversidad”
FACULTAD
: INGENIERIA ELECTRÓNICA Y MECATRÓNICA
CURSO
: LABORATORIO DE FISICA I
PROFESOR
: ING. EFRAIN
INFORME Nº
:
TEMA
: COLISIONES EN DOS DIMENSIONES
INTEGRANTE
: TENORIO HUAMAN YODER
HORARIO
5
: 11:30 A 1:00
FECHA DE ENTREGA DEL INFORME: JUEVES 25/04/2013
Introducción Existen fenómenos en los que la interacción entre cuerpos es tan rápida que resulta muy difícil medir las fuerzas que se producen entre ellos o el tiempo que dura la interacción. Por ejemplo: ¿cuánto tiempo dura el choque de dos bolas de billar? ¿Qué fuerza hace una sobre otra en un choque?. No cabe duda de que son preguntas difíciles de responder. ¿Deberemos renunciar a calcular el resultado de los choques? ¿Habrá que dejarlo todo a la experiencia e intuición del jugador de billar? Pues no, la Física no renuncia tan pronto a explicar fenómenos que parecen difíciles. En estos casos, la noción de momento lineal y de impulso, así como las condiciones en que se conserva el momento lineal, nos va a permitir hacer predicciones sobre la velocidad y dirección del movimiento del cuerpo después de la interacción.
Objetivos: - Comprobar experimentalmente el Principio de Conservación del Momento lineal. - Determinar la energía de un sistema antes y después de un Choque entre dos cuerpos. - Comprobar la validez de la Tercera Ley de Newton.
Materiales: - Una rampa acanalada de lanzamiento cm - Una regla graduada 1m, 1/1000 m - Dos hojas de papel cuadriculado tamaño oficio - Dos hojas de papel carbón - Una balanza, 1/1000 g - Una plomada - Una prensa (Clamp) - Una Cinta adhesiva - Un calibrador vernier, 25 cm, 1/50 mm - Un transportador, 360º, 1/360º
Temas necesarios o aplicados en este experimento: Movimiento Rectilíneo Uniforme, Movimiento Parabólico, Segunda Ley de Newton, Conservación de la Energía, Momentos, Colisiones, Coeficiente de
Restitución.
Fundamento teórico: Se llama choque, colisión o impacto, a cualquier interacción breve entre Partículaso cuerpos que dé como consecuencia una variación finita de Sus velocidades en un intervalo de tiempo muy corto.
En los sistemas de cuerpos que chocan, las fuerzas de choque son Fuerzas internas que alcanzan valores extraordinariamente grandes y da Como resultado que sus impulsos sean mucho mayores que los Impulsos de todas las fuerzas externas aplicadas al sistema durante el Mismo intervalo de tiempo; por eso se pueden despreciar la influencia De las fuerzas externas y considerar al sistema de cuerpos que chocan como un sistema aislado, en el que se cumple el Principio de Conservación de la energía. Además los momentos lineales de los cuerpos antes y después del Choque corresponden a distancias bastantes grandes entre ellas, por lo Que es posible despreciar la energía potencial. El principio de conservación del momento lineal, establece que "El momento lineal de un sistema aislado de partículas referido a un marco inercial de Referencia no varía con el tiempo". es el momento lineal total del sistema, entonces: Consideremos una esfera incidente de masa i m que experimenta un Choque bidimensional con una esfera blanco de masa b m , inicialmente en reposo.
Con todos estos datos podemos proyectar la colisión de las canicas las cuales podemos verificar experimentalmente de manera cuantitativa el principio de Conservación del momento lineal; si determinamos las masas, velocidades y ángulos de la esfera incidente y la esfera blanca inmediatamente antes e inmediatamente después del choque. También observamos que las proyecciones de los movimientos de la esfera Incidente y la esfera blanca después del choque, las mismas que son trayectorias parabólicas, aparecen indicados como los segmentos de rectas AB yCD ilustra en mejor forma en la figura anterior. Notamos que al producirse el choque, los desplazamientos horizontales no tienen el mismo origen.
Proyección después del choque: Para determinar la posición del punto A, prolongue el segmento CD una distancia igual a la suma de los radios de las esferas incidente yblanco. En una buena disposición, el punto A se ubicara exactamentesobre la bisectriz del papel.
Procedimiento: 1. Instalar el equipo elegir un punto Alto de la rampa como punto de lanzamiento. La bola incidente sesoltará siempre desde este punto. 2. Con la balanza determinamos las masas de las esferas, como esfera incidente y esfera blanco. 3. Con la plomada determinamos la posición del punto C sobre el papel,el cual corresponde a la posición inicial de la esfera blanco . 4. Medimos la distancia vertical h desde la posición donde se produciráel choque al piso. 5. Sin poner la esfera blanco, sueltamos desde el punto elegido en larampa la esfera incidente y con el punto de impacto en el papel 6. Colocamos la esfera blanca en el tornillo de soporte y luego sueltamos laesfera incidente de tal forma que se produzca un choque bidimensional. Marcamos los puntos B y D . 7. Con el transportador medimos los con la bisectriz del papel . 8. Con el calibrador vernier determinamos los radios de la esferaincidente y la esfera blanco respectivamente.
Actividad TABLA N° 1
Nº
xi(m)
ui(m.s-1)
xi‘(m)
ui‘(m.s-1)
xb(m)
ub(m.s-1)
(º)
(º)
1
28.9
9.36
15.9
5.15
23.2
7.51
55.5
25.5
2
29.1
9.42
14.7
4.76
24.3
7.87
55.0
30.0
3
28.8
9.32
15.5
5.02
24.5
7.93
54.5
29.0
4
28.6
9.26
15.7
5.08
24.2
7.84
54.0
28.0
5
29.2
9.45
16.0
5.18
25.1
8.13
54.5
31.0
Cálculos: Caso 1: √
√
√
Caso 2: √
√
√
√
√
Caso 3: √
Caso 4: √
√
√
Caso 5: √
√
√
Observaciones: Se pudo observar que todos los cuerpos se mantienen en Movimiento Circular, dentro del mismo distinguimos dos modalidades: la rotación, cuando ubicamos a dicho eje dentro del cuerpo mismo, y a la traslación, cuando este es externo. Cuando un cuerpo rota o se traslada todas sus partículas se trasladan en forma ordenada en torno al eje que corresponda de acuerdo a un ángulo de inclinación. También nos pudimos dar cuenta que es la fuerza centrípeta la que atrae a los cuerpos mientras describen un movimiento circular.
Conclusiones: Con este trabajo analizamos como se mueven los objetos de manera circular, movimientos que nos acompañan desde la formación del universo como son el movimiento de traslación y rotación de los planetas, hasta el simple rotar de las ruedas de los autos.Para poder analizar y comprender este tipo de movimiento primero necesitamos información, la cual la estudiamos, y probamos, haciendo una serie de experimentos.
Recomendaciones: Mantener constante la fuerza que aplicamos al modulo de giro, para así obtener un valor de fuerza y una aceleración con menor margen de error. Tratar en lo posible que el péndulo y la barra indicadora estén de manera colineal al momento de los giros.
Bibliografía
http://www.fisica/basica.net/AFco/catala/dinamica/con_mlineal/dinamica/dina mica.htm#Conservacióndel momento lineal de un sistema de partículas http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/con_mlineal/dinamica/dinamica
http://dvf.mfc.uclv.edu.cu/LibroGeneral/físicai/images/choque18b.gif&i mgrefurl http://acer.forestales.upm.es/basicas/udfisica/asignaturas/fisica/dinam1 p/dinam1p_1.html
