“Año de la Consolidación del Mar de Grau”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTA FACULTAD D DE CIENCI C IENCIAS AS
FISICA I INFORME DE LABORATORIO N°! c"o#ues •
DOCENTE! RODRIGE$ LA%RA& 'ANDRO MIG%EL
•
•
INTEGRANTE'! G%ILL(N T% T%E'TA& DA DANIEL EFRA)N
*+,-*./0E
1ARADO 'O'A& DANIEL ELMER
*+,-/2-E
RI3E RI3ER RO' RAM RAMIRE$ IRE$&& CRI CRI'T 'TIA IAN N MA MARTIN RTIN
*+,-, ,-,/*/A */A
'ECCION! “A”
•
FEC4A! 3iernes& ,0 de no5ie67re del *+,-
RESUMEN: Duran8e es8e e9:eri6en8o se 5eri;icar< la le= de conser5ación de la can8idad de 6o5i6ien8o lineal en el c"o#ue de dos discos 6e8a dice #ue una colisión ela cin@8ica = la can8idad de 6o5i6ien8o lineal& :or lo #ue la idea de es8a e9:eriencia era re:roducir una si8uación con esas carac8er>s8icas Co6o a#u> es8a6os des:reciando la ;ricción& #uiere decir #ue es8a6os en :resencia de un sis8e6a conser5a8i5o = de7er>a :oder conser5arse la ener?>a cin@8ica duran8e el c"o#ue Es8o de7er>a :oder de8er6inar #ue se ?eneraron unas colisiones el
INTRODUCCIÓN:
En el si?uien8e in;or6e se :resen8ar< dos c"o#ues no67rados “A” = “B” de dos discos 6e8a cin@8ica del cen8ro de 6asa A con8inuación& :resen8are6os :resen8are6os 8odas las 6edidas 8o6adas en el e9:eri6en8o realiado con su res:ec8i5o ?r<;ico& la i6:or8ancia de es8as = nues8ras :ro:ias conclusiones .
AGRADECIMIENTOS:
A?radece6os a la ;acul8ad de ciencias :or 7rindarnos los 6a8eriales = el la7ora8orio necesario :ara los e9:eri6en8os realiados& al :ro;esor Rodr>?ue :or o8or?arnos las :au8as necesarias :ara realiar los e9:eri6en8os = el in;or6e concierne a es8os = ;inal6en8e a la 7i7lio8eca cen8ral = la 7i7lio8eca de la ;acul8ad :or ;acili8arnos la in;or6ación necesaria :ara el in;or6e
JUSTIFICACIÓN: Co6o :ar8e del es8udio de los conce:8os de ;>sica 6ec
6anear el conoci6ien8o 8eórico& sino 5er real6en8e có6o se desarrollan es8os de ;or6a e9:eri6en8al As> #ue en es8a e9:eriencia se 8ra7aó con el 8e6a de las colisiones en dos di6ensiones
OBJETIVO
3eri;icar la le= de conser5ación de la can8idad de 6o5i6ien8o lineal en c"o#ue de dos cuer:os De8er6inar si "a= o no "a= conser5ación de la ener?>a cin@8ica duran8e el c"o#ue
FUNDAMENTO TEORICO Ener?>a! Es un 8@r6 8@r6in ino o #ue #ue deri deri55a del del ?rie ?rie?o ?o "energos" & cu=o cu=o si?ni; si?ni;ica icado do ori?in ori?inal al fuerza za de ac acci ció ó o fuer fuerza za de !ra" !ra"a# a#$ $& = de "energeia" #ue si?ni; es fuer si?ni;ica ica ac8i5idad& o:eración El conce:8o se u8ilia en el sen8ido corrien8e :ara desi?nar el 5i?or o la ac8i5idad de una :ersona& o7e8o u or?aniación Es un conce:8o de ?ran i6:or8ancia en la ;>sica = se asocia con la ca:acidad de :rod :roduc ucir ir o real reali iar ar&& cual cual#u #uie ierr cuer: uer:o& o& un 8ra7 8ra7a ao& o& una una acci acción ón o un 6o5i6ien8o En F>sica& se dis8in?uen di;eren8es 8i:os de ener?>a& siendo la Ter6od r6odin in<6 <6ic ica a el si ;>sica ca #ue #ue es8u es8udi dia a có6o có6o la ener ener?> ?>a a crea crea 6o5i 6o5i6i 6ien en8o 8o La le= uni5 uni5er ersa sall de cons conser er5a 5aci ción ón de la ener ener?> ?>a& a& #ue #ue es el ;unda6en8o del :ri6er :rinci:io de la 8er6odin<6ica& indica #ue la ener?>a li?ada a un sis8e6a aislado :er6anece cons8an8e en el 8ie6:o La ener?>a no se crea ni se des8ru=e sólo se 8rans;or6a La unidad de ener?>a de;inida :or el 'is8e6a In8ernacional de %nidades es el ulio NeH8on 9 6e8ro Aun#ue e9is8en 6uc"as o8ras unidades de ener?>a& al?unas de ellas en desuso Ener?>a cin@8ica! ci'!ica es la ener?>a asociada a los cuer:os #ue se encuen8ran La Eer%&a ci'!ica es en ($)i(ie!$& ($)i(ie!$& de:ende de la 6asa = de la 5elocidad del cuer:o cuer:o La ener?>a cin@8ica& Ec& se 6ide en ulios & la 6asa& 6 se 6ide en Jilo?ra6os J? = la 5elocidad& 5& en 6e8rosKse?undo 6Ks
1
EC = . m . v
2
2
Fueras conser5a8i5as! Las ;ueras conser5a8i5as son a#uellas en las #ue el 8ra7ao a lo lar?o de un ca6ino cerrado es nulo El 8ra7ao de:ende de los :un8os inicial = ;inal = no de
la
8ra=ec8oria
Can8idad de Mo5i6ien8o La can8idad can8idad de 6o5i6ien 6o5i6ien8o& 8o& 6o6en8o 6o6en8o lineal& lineal& >6:e8u >6:e8u o 6o6@n8u6 6o6@n8u6 es una 6a?ni8ud ;>sica ;>sic a ;und ;unda6en a6en8al 8al de 8i:o 8i:o 5ec8orial #ue #ue descri scri7e 7e el 6o5i6ien8o de un cuer cuer:o :o en cual#uier 8eor>a 6ecn mōmentum& deri5ado del 5er7o mŏvēre 6o5er La de;inición concre8a de can8idad de 6o5i6ien8o di;iere de una ;or6ulación 6eccula :ar8>cula si6:le6en8e co6o el :roduc8o de su 6asa :or la 5elocidad& en 6eca r>a de la rel rela8i a8i5id 5idad ad la de;i de;ini nici ción ón es 6
Le= de conser5ación Las le=es de conser5ación se re;ieren a las le=es ;>sicas ;>sicas #ue #ue :os8ulan #ue duran8e la e5olución 8e6:oral de un sis8e6a aislado& aislado & cier8as 6a?ni8udes 8ienen un 5alor cons8an8e 1ues8o #ue el uni5erso en8ero cons8i8u=e un sis8e6a aislado& :ueden a:lic
Conser5ación de la ener?>a ener?>a
•
Conser5ación del 6o6en8o lineal lineal
•
Conser5ación del 6o6en8o an?ular an?ular
•
Conser5ación de la car?a el@c8rica
En 6ecsica re#uiere ;>sica re#uiere en 5ir8ud del 8eore6a de Noe8"er #ue #ue e9is8a una si6e8r>a si6e8r>a del del la ?ran?iano& ?ran?iano& o e#ui5alen8e6en8e e#ui5alen8e6en8e
#ue el corc"e8e de 1oisson de 1oisson de dic"a 6a?ni8ud se anule sie6:re = cuando el "a6il8oniano "a6il8oniano no no de:enda del 8ie6:o 8ie6:o
MATERIALES: C"is:ero elec8rónico
Fuen8e del c"is:ero
Ta7ler 7lero o con con su:e su:er; r;ic icie ie de 5idr 5idrio io =
cone9iones :ara aire co6:ri6ido 1a:el el@c8rico 8a6año A2
1a:el 7ond 8a6año A2
%n disco de ,+
d di<6e8ro
%n ni5el de 7ur7ua
Re?la ?raduada en 6il>6e8ros
1esas
c6
*ROCEDIMIENTO: A O78ención de una 8ra=ec8oria 8ra=ec8oria 7idi6ensional del c"o#ue c"o#ue de los discos , * 2 /
Colocar Colocar una "oa "oa de :a:el :a:el 7ond 7ond A2 A2 so7re el el :a:el :a:el el@c8rico el@c8rico Mar#ue Mar#ue los :un8os :un8os ;ios de cada cada resor8e resor8e A = B A7rir la lla5e lla5e del del aire aire co6:ri6id co6:ri6ido o 6oderada 6oderada6en8e 6en8e Man8ener Man8ener de 6anera 6anera ;ia ;ia dos disco disco en en las es#uinas es#uinas de un 6is6o 6is6o lado Ence Encend nder er el c"is c"is:e :ero ro = un ins8 ins8an an8e 8e des: des:u@ u@ss i6:u i6:uls lsar ar los los disc discos os de
6anera #ue c"o#uen - Lue? Lue?o o a:a? a:a?ar ar el c"is c"is:e :ero ro usan usando do el disc disco o desc descri ri7a 7a una una 8ra= 8ra=ec ec8o 8ori ria a circular B O78ención de una 8ra=ec8oria 8ra=ec8o ria 7idi6ensional del c"o#ue de los discos , * 2 /
Colocar Colocar una "oa "oa de :a:el :a:el 7ond 7ond A2 A2 so7re el el :a:el :a:el el@c8rico el@c8rico Mar#ue Mar#ue los :un8os :un8os ;ios de cada cada resor8e resor8e A = B A7rir la lla5e lla5e del del aire aire co6:ri6id co6:ri6ido o 6oderada 6oderada6en8e 6en8e Man8ener Man8ener de 6anera 6anera ;ia ;ia uno de los los discos discos u7icado u7icado en el el 6edio = el el o8ro
en una es#uina Encender Encender el c"is:er c"is:ero o = un ins8an8e ins8an8e des:u@s des:u@s i6:ulsar i6:ulsar el de la es#uina es#uina de 6anera #ue ;or6e un
DATOS DATOS E+*ERIMEN E +*ERIMENTA TALES LES Masa de los cuer:os! m A= 0.8608 kg
m B =0.9136 kg
CALCULOS , RESULTADOS RESULTADOS , Co6:ro7an Co6:ro7ando do la conser5 conser5ación ación de de la can8idad can8idad de de 6o5i6ien8o 6o5i6ien8o 1ri6ero calculare6os las 5elocidades de los cuer:os %sare6os la dis8ancia en8re 8icJs •
Nota: un tick equivale a 0.025s
Del cuer:o A Dis8ancia an8es del c"o#ue! ,c6 Dis8ancia des:u@s del c"o#ue! ,2c6 1.5 cm V A = 0.025 s
i
V A = 60 cm/ s =0.60 m / s i
V A = F
1.35 cm 0.025 s
V A =56 cm / s =0.56 cm / s F
Del cuer:o B Dis8ancia an8es del c"o#ue! ,*c6 Dis8ancia des:u@s del c"o#ue! ,,c6 1.2 cm V A = 0.025 s
i
V A = 48 cm / s =0.48 m / s i
V A = F
1.1 cm 0.025 s
V A =44 cm / s =0.44 m / s F
•
A"ora usando la ecuación ecuación de conser5ación conser5ación de can8idad de 6o5i6ien8o 6o5i6ien8o Po= P f n
n
∑ m V =∑ m V i
i
i
f
f
i
%sando nues8ros da8os o78enidos 0.8608 ∗0.60 + 0.9136 ∗.048=0.8608 ∗0.54 + 0.9136 ∗0.44
0.955= 0.866
Las can8idades de 6o5i6ien8o salen a:ro9i6ada6en8e i?ual& es8o se de7e a #ue el e9:eri6en8o no se realia en un a67ien8e aislado * Ener Ener?> ?>a a cin@ cin@8ic 8ica! a!
1
2
1
EC = ∗0.8608 ∗0.60 + ∗0.9136∗0.48 i
2
2
2
1
2
1
EC = ∗0.8608 ∗0.54 + ∗0.9136 ∗0.44 f
2
2
2
EC =0.2602 J i
EC = 0.2139 J f
2 Ener?> Ener?>a a cin@8i cin@8ica ca del del cen8r cen8ro o de 6asa 6asa Calc Calcul ular are6 e6os os la ener ener?> ?>a a cin@ cin@8i8ica ca del del cen8 cen8ro ro de 6asa 6asa usan usando do la ecuación! 2
Pi EC =( EC )c . m . + 2 ( m1 + m2 ) i
i
0.260=( EC )c . m . + i
0.955
2
2 ( 0.8608 + 0.9136 )
( EC ) c . m .= 0.003004 J i
(
0.2139 = EC
i
0.866
2
)c . m .+ 2 ( 0.8608 +0.9136 )
( EC ) c . m .= 0.00257 J i
Co6o :ode6os 5isualiar las ener?>as en el cen8ro de 6asas son 6u= cercanas / Co6:ro7a Co6:ro7arr #ue des:u@s des:u@s del c"o#ue c"o#ue las 8ra=ec 8ra=ec8oria 8oriass de los discos discos ;or6an ;or6an un
I
Co6o el c"o#ue se :uede considerar ela 6ec
2
1
2
1
2
m a . V ai= m a . V af + mb . V bf II 2 2 2
I
C
V ai=
1,95 cm
V af =
1,25 cm
V bf =
0,85 cm
II
25 ms
25 ms
25 ms
m s
i
m s
ii
= 0,78
=0,5
=0,34
m s iii
Ree6: Ree6:la laand ando o las las 5eloci 5elocidad dades es en en las ecua ecuacio ciones nes I I = II II se o78i o78ien ene e el si?uien8e de sis8e6a
0,67 =0,43cos 0,43 cos θ1 + 0,31 0,31 cos θ2
0 = 0,43sin θ 1−0,31sin θ 2
III III
Reso Resol5 l5ie iend ndo o el el sis sis8e 8e6a 6a se o78i o78ien ene e θ1=32,68 ° θ2= 48,59 °
θ=θ 1+ θ 2=81,27 °
DISCUSION DE RESULTADOS la can8idad de 6o5i6ien8o no se lle?a a conser5ar de7ido a #ue 8ra7aa6os en un sis8e6a no aislado En es8e caso la ener?>a cin@8ica si se lle?a a :resenciar una conser5ación 6a=or 6a=or El a Pel 6a8erial usado es8a7a de;ec8uosoel c"is:ero ;unciona7a de 6anera erronea P8u5i6os #ue resol5er el e9:eri6en8o a nues8ro cri8erio de7ido a los daños "allados de 6anera errónea
CONCLUSIONES No se lle?a a 5eri;icar la conser5ación de la can8idad de 6o5i6ien8o& de la ener?>a cin@8ica& del
BIBLIOGRAFIA "88:s!KK"on;isicaHord:ressco6K8ercerPcor8eKi6:ulsoKcan8idadPdeP6o5i6ien8oK "88:s!KKesHiJi:ediaor?KHiJiKLe=QdeQconser5aciC2B2n "88:!KKneH8oncnice6ecesK6a8erialesQdidac8icosKener?iaKcine8ica"86l Medina 4& Fisica I& edicion de au8or& , Marcelo Alonso& Alonso& EdHard Finn& Fisica& Addiso AddisonPSesle= nPSesle= I7eroa6ericana&,
