PRÁCTICA DE LABORATORIO N°9: COLISIONES
JHORMAN ANDRES CONTRERAS PACHECO - 1112110 DEYNER JOSÉ PACHECO TAMARA - 1112111 JUAN PABLO RAMIREZ NAVARRONAVARRO- 1920824
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FÍSICA MECÁNICA - G 1191205 CÚCUTA 2014
PRÁCTICA DE LABORATORIO N°9: COLISIONES
JHORMAN ANDRES CONTRERAS PACHECO - 1112110 DEYNER JOSÉ PACHECO TAMARA - 1112111 JUAN PABLO PABLO RAMIREZ RAMIREZ NAVARRO - 1920824
JOSÉ FRANCISCO NIETO CONTRERAS DOC: FÍSICA MECÁNICA
INFORME DE LABORATORIO
UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER FÍSICA MECÁNICA - G 1191205 CUCUTA 2014
RESUMEN
Las colisiones rigen nuestra vida cotidiana y son generalmente en dos o tres dimensiones, por ejemplo cuando dos imanes interactúan, o cuando jugamos billar (colisión elástica) en dos dimensiones, dime nsiones, o cuando se produce un choque en la ciudad, un accidente aéreo. Todos los cuerpos que presentan un movimiento, tienen la característica de presentar un ímpetu, o momento, cuando un cuerpo se encuentra acelerado, es porque hay una fuerza externa que ha provocado una aceleración, es por ello que podemos decir que el cuerpo ha sido impulsado.
OBJETIVOS Objetivo General: Analizar la colisión elástica de dos cuerpos que se mueven sin fricción en una pista de aire.
Objetivos Específicos: Determinar la cantidad de movimiento de un cuerpo. Verificar el principio de conservación de la energía de choques elásticos. Comprobar la conservación de energía en choques elásticos. Comprobar la no conservación de la energía en choques inelásticos.
MARCO TEÓRICO COLISIONES Cuando dos o más cuerpos se aproximan entre sí, entre ellos actúan fuerzas internas que hacen que su momento lineal y su energía varíen, produciéndose un intercambio entre ellos de ambas magnitudes. En este caso se dice que entre los cuerpos se ha producido una colisión o choque. Es preciso recalcar que, para que
se produzca una colisión, no es necesario que los cuerpos hayan estado físicamente en contacto en un sentido microscópico ; basta que se aproximen lo suficiente como para que haya habido interacción entre ellos La característica fundamental de una colisión es que las fuerzas que determinan lo que ocurre durante la misma son únicamente fuerzas internas (de interacción entre los distintos cuerpos que colisionan). Como consecuencia de este hecho la velocidad del centro de masas del sistema la aceleración del centro de masas durante la colisión va a ser constante ya que la aceleración es producida únicamente por las fuerzas externas que actúan sobre el sistema.
Momento lineal en una colisión El momento lineal de un sistema de partículas es igual al momento lineal de su centro de masas. Como durante una colisión éste es constante,
En todo choque el momento lineal total del sistema
se conserva.
Choque en una dimensión. Como las fuerzas que actúan durante el choque son internas, el momento lineal total del sistema se conserva.
La ecuación anterior es una ecuación vectorial y como tal hay que utilizarla al analizar un choque entre partículas.
Energía La variación La variación de energía cinética de un sistema de partículas viene dada por:
En una colisión las fuerzas relevantes son las fuerzas internas, por lo que la expresión anterior puede escribirse:
A partir de aquí podemos distingui distinguirr dos tipos de colisione colisiones: s: aquellas en que las fuerzas internas no hacen trabajo y en las que sí que lo hacen. Cho qu e elást ico
Un choque elástico es aquél en que las fuerzas internas no hacen trabajo. De la ecuación anterior se deduce que en este caso la energía cinética del sistema de partículas se conserva durante el choque. Para el caso de una colisión entre dos partículas representado en la figura anterior se tiene entonces:
Un ejemplo típico de colisión elástica lo constituye el choque de las bolas de billar. Puesto que éstas son rígidas no cambian de forma, y por tanto las fuerzas internas no hacen trabajo. El choque de las bolas de billar es elástico. Durante un choque elástico se conservan el momento lineal y la energía cinética.
En esta animación se presenta una colisión elástica entre dos coches. Cambia las masas y las velocidades iniciales iniciale s de los coches (pueden ser negativas) y calcula las velocidades después de la colisión, aplicando las ecuaciones vistas anteriormente. Pulsa el botón y comprueba los resultados que aparecen en pantalla.
Cho qu e inelást ico
En un choque inelástico las fuerzas internas hacen trabajo, por lo que la energía cinética del sistema ya no permanece constante, aunque el momento lineal sigue conservándose. Si el trabajo de las fuerzas internas es negativo, la energía cinética del sistema disminuirá durante la colisión.
Cuando un coche choca contra un obstáculo se deforma, por lo que las fuerzas internas hacen trabajo y el choque es inelástico. La energía cinética disminuye.
El grado de restitución:
inelasticidad de
un choque viene determinado por el coeficiente de
Que puede tomar valores entre cero y uno. Para un choque elástico e = 1 y para uno totalmente inelástico (las masas quedan unidas después del choque) e = 0 .
RESULTADOS EXPERIMENTALES TABLA 1: COLISIONES ELÁSTICAS.
exp
M1
M2
Vo1
Vo2
V1
V2
1
0.203
0.203
0.530
0.651
0.342
0.405
2
0.203
0.223
0.522
0.430
0.298
0.562
3
0.203
0.243
0.613
0.656
0.009
0.355
TABLA 2: COLISIONES INELÁSTICAS.
EXP
M1
M2
Vo1
Vo2
v
4
0.203
0.203
1.584
0.603
0.243
5
0.223
0.203
0.809
0.216
0.274
6
0.243
0.203
0.864
0.586
0.208
TABLA 3: ANÁLISIS DEL EXPERIMENTO.
Exp .N
∑ pi
∑pf
∑Eci
∑Ecf
1
0.239
0.151
0.071
0.028
2
0.203
0.18
0.0487
0.042
3
0.199
0.075
0.083
0.128
4
0.443
0.098
0.2915
0.0119
5
0.228
0.116
0.077
0.0159
6
0.119
0.097
0.124
0.00964
CONCLUSIONES
Se observaron en la experiencia las diferencias y caracteristicas que presentan las colisiones elásticas e inelásticas. se comprobó el principio de conservación de energía en los diferentes tipos de choques. Mediante cálculos se determinó la cantidad de movimiento de los cuerpos. Se analizaron los resultados experimentales para determinar que ocurre antes y después de la colisión.
BIBLIOGRAFIA
Serway Raymond (1997). Física, Tomo I Quinta Edición. Editorial McGraw Hill Hill Interamericana: México. Guías de laboratorio, Física mecánica, Universidad Francisco de Paula Santander.
Cantidad de movimiento. Wikipedia, La Enciclopedia Libre, Worldwide (Disponible en: en :http://es.wikipedia.org/wiki/Cantidad_de_movimiento ).
Colisiones. Wikipedia, La Enciclopedia Libre, Worldwide. (Disponible en: http://es.wikipedia.org/wiki/Choque_(f%C3%ADsica )).
