PRACTICA VII Práctica de Colisiones

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSIÓN PUERTO ORDAZ CATEDRA: LABORATORIO DE FISICA

PRÁCTICA NRO.7: COLISIONES

OBJETIVO DE LA L A PRÁCTICA. PRÁCTICA. El propósito de esta práctica es, demostrar que el momento se conserva en las colisiones.

INTRODUCCIÓN. Cuando dos carros chocan unos con otros, la cantidad de movimiento total de ambos carros se conserva independientemente del tipo de colisión. Una colisión elástica es aquella en la que los dos carros rebotan de uno a otro sin pérdida de energía cinética. Por el contrario, Una colisión colisión completamen completamente te inelástica inelástica es cuando los carros que colisionan colisionan entre sí, se adhieren el uno al otro. En una colisión intervienen dos objetos que ejercen uer!as mutuamente. Cuando los objetos están mu" cerca entre sí o entran en contacto, interaccionan uertemente durante un breve intervalo de tiempo. #as uer!as de éste tipo reciben el nombre de uer!as impulsivas " se caracteri!an por su acción intensa " breve. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interact$an incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto. #as uer!as que se ejercen mutuamente son iguales " de sentido contrario. %i el choque es elástico se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, " no ha" intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. %i el choque es inelástico la energía cinética no se conserva ", como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden surir deormaciones " aumento de su temperatura. %eg$n la segunda le" de &e'ton la uer!a es igual a la variación del momento lineal con respecto al tiempo. %i la uer!a resultante es cero, el momento lineal es constante. (sta es una le" general de la )ísica " se cumplirá "a sea el choque elástico o inelástico.

PRE LABORATORIO. Fundamento Teóricos

*evisar en la bibliograía recomendada lo siguiente+ . -. /. 0. 1. 3.

Colisiones ipo iposs de Coli Colisi sion ones es )uer!as ipo iposs de de ue uer! r!as as 2mpulso Principio Principio de Conserva Conservación ción de la cantidad cantidad de movimi movimiento ento



4. 5omento 6. Ener Energgía cin cinét étic ica. a. 7. 8eo eormac rmació iónn Preguntas

Conteste las siguientes Preguntas+ . 9l partir partir le:os le:os con martillo martilloss " cu: cu:a, a, ;Es mas eectivo eectivo un martill martilloo pesado pesado que uno ligero< ;Por qué< -. 9# caer caer la lluvia lluvia,, ;=ué pasa pasa con su cantid cantidad ad de movimien movimiento to al golpea golpearr el piso< piso< /. %i un Camión Camión grande grande " pesado pesado choca choca con su auto, auto, es más probab probable le que se lesion lesionen en los ocupantes del auto, que el conductor del camión, ca mión, ;por qué< 0. %e deja caer caer un huevo huevo desde desde una a!otea a!otea hasta hasta la acera. acera. 9l 9l caer huevo, huevo, ;=ué ;=ué pasa con con la cantidad de movimiento del sistema ormado por el huevo " la tierra< Ejercicios

*esolver los siguientes problemas+ . Una partícul partículaa de masa 5 se encuent encuentra ra en reposo reposo mientras mientras que que otra partícu partícula la de masa m se acerca con rapide! v " la choca rontalmente siendo e el coeiciente de restitución. 8etermine las velocidades resultantes del choque -. Una partícu partícula la de masa masa m> ?g está está en reposo reposo mientras mientras que otra otra de masa masa m>/ ?g se acer acerca ca con con rapi rapide de!! 1 m@s m@s po porr la i!qu i!quie ierd rdaa " la choc chocaa con con coe coeic icie ient ntee de restitución>A,1. #a partícula que estaba en reposo se coloca en movimiento " choca rontalmente contra una pared ija con coeiciente de restitución e>, devolviéndose. 8etermine las velocidades inales una ve! que todos los choques terminen /. Un péndul pénduloo está ormado ormado por por una lenteja lenteja de A.0 Bg de masa masa atada a una cuerda cuerda de longitud .3 m. El péndulo se deja caer desde el reposo bajo un ángulo de 1/ con la vertical " choca contra un bloque de masa m>1Bg situado sobre una supericie sin ro!amiento como muestra la igura. %i el coeiciente de restitución de la colisión es e>A.6, determinar+ a. Delocid elocidad ad inal inal de cada cada partícu partícula la después después de de la colisi colisión. ón. b. 9ngulo que ormara la cuerda con la vertical cuando el péndulo se vuelva a detener. c. Energ Energía ía cinéti cinética ca perdid perdidaa durante durante la colis colisión ión..



0. #a igura igura muestra muestra el resulta resultado do de un cho choque que entre entre dos objeto objetoss de distin distinta ta masa. masa. 9 partir de los datos indicados indicados en la igura, se pide+ a. Delocid elocidad ad inal inal de la bola bola de ma"or ma"or masa " el ángulo ángulo - que ormará ormará con con la hori!ontal. b. bF 8emostrar que el choque choque es elástico. c. cF *a!on *a!onaa cómo cómo habrí habrían an cambi cambiad adoo  " - si el choq choque ue no hubier hubieraa sido sido elástico.

EUIPOS ! MATERIALES A USAR. . -. /. 0. 1. 3. 4.

%mar %martt im imer er G5EH G5EH67 67/A /AFF G-F otoco otocompu mpuert ertas as G5EH70 G5EH70769 769FF Carros Carros de Colis Colision iones es G-F G-F G5EH70 G5EH7010 10F< F< G-F sujetad sujetadores ores de de otocom otocompuert puertas as GParte GParte &  AA/HA033 AA/HA033-F -F G-F G-F smar smartt time timerr PicB PicBet et )en )ence ce opes Ialan!a

CONFIGURACIÓN DEL EUIPO.



. &ivele &ivele la pista pista colocando colocando el carro carro sobre sobre está, está, para ver en qué qué dirección dirección se gira. gira. 9just 9justee el tornillo de nivelación en el eJtremo de la pista para subir o bajar, hasta que el carro estacionado en la pista no se mueva hacia los eJtremos. -. Ponga una una ence en las las ranuras ranuras de la parte parte superior superior de cada cada carro " colocar colocar los los carros de colis colisión ión para para los parches parches de velcro velcro se enren enrentan tan entre entre sí. Coloq Coloque ue las dos otocompuertas sólo lo suicientemente separados para que el choque puede tener lugar entre los otocompuertas. 9juste la altura de la otocompuerta para que la valla de  cm, puedan bloquear los ra"os de la misma /. Con Conect ectee las otocom otocompue puerta rtass al smart timer timer,, así como como tambié tambiénn recuer recuerde de colocar colocar los topes en cada punta del riel Gvea la )igura /.F. 0. Con Conig igure ure el tempor tempori!a i!ado dorr inteli inteligen gente te para medir la veloc velocida idad+ d+ Colisió Colisiónn Gcm @ sF. Pulse para activar el tempori!ador inteligente. Nota: %i las banderas de ambos carros no pasan por los ra"os otocompuerta dos veces, el tempori!ador inteligente no completará el ciclo de tiempo " las velocidades de visuali!ación automáticamente. Usted tendrá que pulsar para detener el cronometraje. #as mediciones de tiempo completadas se mostrará, " las mediciones incompletas se registrará como A.

PROCEDIMIENTO DE LA PRÁCTICA. Procedimiento A: Colisiones Inelásticas Procedimiento A1: Colisiones Inelásticas (Masas iguales)

. Coloque Coloque uno de los los carros carros en reposo reposo en el centro centro de de la pista " el el otro en un un eJtremo eJtremo con el embolo puesto, para impulsarlo con una velocidad distinta de cero hacia el carro en reposo.



-. Coloqu Coloquee ambos ambos carros carros en un eJtrem eJtremoo de la pista pista.. 8ar el primer primer carro a velocid velocidad ad lenta " el segundo carro una velocidad más rápida para que el segundo carro choque el primer carro. Nota: registre los datos en la tabla /.

T"#$" %.& M&

M'

V&

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V()*"$

& ' % + , Nota: cada eJperimento debe reali!arse, por lo menos / veces

Procedimiento A: Colisiones Inelásticas (Masas desiguales)

8ejar dos barras de masas en uno de los carros de modo que la masa de un carro G/5F es aproJimadamente tres veces la masa del carro otro G5F. GPesar " registrar los carros de las masas en la abla /.-F . Coloqu Coloquee el carro carro 5 en reposo reposo en el centro centro de la pista pista " el otro otro /5 en un eJtremo eJtremo con el embolo puesto, para impulsarlo con una velocidad distinta de cero hacia el carro en reposo. -. 2niciar 2niciar los carros carros en los eJtremo eJtremoss opuestos opuestos de la pista pista a aproJimadam aproJimadamente ente la misma misma velocidad uno hacia el otro. /. Ubique Ubique ambos ambos carros carros en un eJtrem eJtremoo del riel. 2mprim 2mprimaa al primer primer carro carro una peque:a peque:a velocidad " al segundo, una velocidad ma"or de modo que el segundo alcance al primero. *ealice esto de dos ormas+ con 5 como primer carro, " después con /5 como primer carro. Nota: registre los datos en la tabla /.-

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M'

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V'


Procedimiento !: Colisiones Elásticas

V()*"$



Procedimiento !1: !1: Colisiones Elásticas (Masas iguales)

/. Coloque Coloque uno de los los carros carros en reposo reposo en el centro centro de de la pista " el el otro en un un eJtremo eJtremo con el embolo puesto, para impulsarlo con una velocidad distinta de cero hacia el carro en reposo. 0. Coloqu Coloquee ambos ambos carros carros en un eJtrem eJtremoo de la pista pista.. 8ar el primer primer carro a velocid velocidad ad lenta " el segundo carro una velocidad más rápida para que el segundo carro choque el primer carro. Nota: registre los datos en la tabla /.0

T"#$" %.+ M&

M'

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V()*"$


Procedimiento !: !: Colisiones Elásticas (Masas desiguales)

8ejar dos barras de masas en uno de los carros de modo que la masa de un carro G/5F es aproJimadamente tres veces la masa del carro otro G5F. GPesar " registrar los carros de las masas en la abla /.1.F 0. Coloqu Coloquee el carro carro 5 en reposo reposo en el centro centro de la pista pista " el otro otro /5 en un eJtremo eJtremo con el embolo puesto, para impulsarlo con una velocidad distinta de cero hacia el carro en reposo. 1. 2niciar 2niciar los carros carros en los eJtremo eJtremoss opuestos opuestos de la pista pista a aproJimadam aproJimadamente ente la misma misma velocidad uno hacia el otro. 3. Ubique Ubique ambos ambos carros carros en un eJtrem eJtremoo del riel. 2mprim 2mprimaa al primer primer carro carro una peque:a peque:a velocidad " al segundo, una velocidad ma"or de modo que el segundo alcance al primero. *ealice esto de dos ormas+ con 5 como primer carro, " después con /5 como primer carro. Nota: registre los datos en la tabla /.1

T"#$" %., M& & '

M'

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V'

V()*"$



% + , Nota: cada eJperimento debe reali!arse, por lo menos / veces

POST LABORATORIO. Análisis Procedimiento Procedimiento A

. Para cada cada uno de los los casos, casos, calcular calcular el momento momento de cada carro carro antes antes de la la colisión. colisión. 9note los resultados en la abla /./. -. Para cada cada uno de los los casos, casos, el cálculo cálculo de la cantid cantidad ad de movimien movimiento to total total de ambos ambos carros antes de la colisión. 9note los resultados en la abla /./. /. Para cada cada uno de los los casos, casos, el cálculo cálculo de la cantid cantidad ad de movimien movimiento to total total de ambos ambos carros después de la colisión. 9note los resultados en la abla /./. 0. Para cada cada uno de los casos, casos, el cálcul cálculoo de la dierencia dierencia porcen porcentual tual entre entre la cantidad cantidad de movimiento total de los carros antes " después de la colisión " registro de la tabla. 1. Cuando Cuando dos dos carros carros que se despla! despla!an an uno hacia hacia el otro tendr tendrán án la misma misma masa " la misma velocidad, se detienen cuando chocan " se peguen. ;=ué sucede con cada carrito< %e conserva el impulso<. EJplique su respuesta. 3. #a energía energía cinéti cinética ca no se con conser serva va en las colision colisiones es inelást inelástica icas. s. Para una de las colisiones, calcular el porcentaje de la energía cinética que se pierde en la colisión. ;8e dónde viene esta energía<

T"#$" %.% P &

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P -/012)/ -/012)/

P 3/3"$ 3/3"$ ()*"$

4 2)(11*5)"$


Análisis Procedimiento Procedimiento !

. #a energía energía cinéti cinética ca no se conserv conservaa en colisio colisiones nes inelás inelástic ticas as pero se con conser serva va en ideales colisiones elásticas. Para una de las colisiones, calcular el porcentaje de la energía cinética que se pierde en la colisión. ;%e conserva la energía cinética< EJplique sus resultados.

BIBLIOGRAFIA.



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)ísica para ciencia e ingeniería Do Dol. 2+ )ishbaneHPaul. Edit. Prentice Kall. )ísica principio con aplicaciones+ LiancoliH8ouglas. Edit. Prentice Kall. 0 ta edición. )ísica para ciencia e ingeniería+ 5c?elve"HMohn. Edit. Karla. )ísica 22+ Pin!onH9lvaro. Edit. 5c Lra' Kill. )ísica Parte 22+ *esnicBH*obert. Edit. Continental. / ra edición. )ísica Universitaria Dol. 2+ %earsHNemansB". Edit. 9ddison Oesle".  va edición. )ísica tomo 22+ %earsH*a"mond. Edit. 5c Lra' Kill. 1 ta edición. )ísica para la ciencia tomo 22+ %earsH*a"mond. Edit. 5c Lra' Kill. 6 va edición. )undamentos de )ísica D.2+ D.2+ %earsH*a"mond. Edit. 5c Lra' Kill. 6 va edición. Conceptos de )ísica 5oderna+ IeiserH9rthur. IeiserH9rthur. Edit. 5c Lra' Kill.

PRACTICA VII Práctica de Colisiones

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