Universidad Nacional Experimental De los Llanos Experimentales Occidentales Ezequiel Zamora Guasdualito-Estado Apure

Transcripción

1 Universidad Nacional Experimental De los Llanos Experimentales Occidentales Ezequiel Zamora Guasdualito-Estado Apure LABORATORIO: CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL DESPUES DE UNA COLISION. Profesor: Ing. Yván Gómez Participantes: Arellano Yumely Nieves Douglas Sánchez Glenny Julio del 2009

2 CHOQUES O COLISIONES EN UNA DIMENSION (LEY DE LA CONSERVACION DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO) Un choque o colisión es la interacción resultante de la aproximación de dos o más objetos físicos, que se produce en un intervalo de tiempo muy corto, durante el cual las fuerzas mutuas de acción y reacción dan origen a cambios en las velocidades de los objetos y por consiguiente en sus cantidades de movimiento. Se dice que dos objetos físicos realizan una colisión en una dimensión cuando antes y después de la interacción el movimiento de dichos objetos se realiza a lo largo de una recta. Una colisión en una recta también se llama colisión frontal. LABORATORIO. Este experimento tiene como objeto investigar la cantidad de movimiento lineal en una colisión frontal entre dos carritos. MATERIALES: Dos carritos, dos sacos de metras, un resorte y cronometro. MONTAJE Y EJECUCION. En el experimento se utiliza un carro móvil 1 y un carro en reposo 2 al cual se le adhiere un resorte en la parte delantera, para facilitar la interacción entre ambos carros. PARTE I: Se coloca el carro 1 a 0,30 m de distancia del carro 2, es necesario tener en cuenta que ambos carros poseen masas iguales (0,25 kg). Luego se hace funcionar el cronometro a la vez que se le da un rápido impulso al carro 1. Este efectúa una colisión frontal con el carro 2, la cual los dos carros se mueven juntos. PARTE 11: Se coloca sobre el carro 1 los dos sacos de metras teniendo en cuenta que la masa de estas es de 0,26 kg y adicionado a la masa del carro 1 se obtiene una masa total de 0,51 kg. Se procede igual que la primera parte; se alejan el carro 1 y 2 a 0,30 m y nuevamente se hace funcionar el cronometro a la vez que se le da un rápido impulso al carro 1 haciendo colisionar este con el carro 2. CALCULOS Y ANOTACIONES. Teniendo en cuenta las distancias en ambas pruebas que es de 0,30 m y con la ayuda del cronometro se pudo obtener el tiempo del recorrido del carro 1 desde el momento de partida hasta el momento de lo colisión con el carro 2. A partir de estos datos se procede a hallar la velocidad media en función de este tiempo del carro 1, la cual tomaremos como velocidad inicial. x= 0, 3 m t= 0, 2 s

3 v o2 = 0 m/s Se procede a calcular la velocidad inicial: v o = x /T = 0,3 m / 0,2 s = 1,5 v o = 1,5 m/s Como el carro 2 estaba en reposo su velocidad inicial es cero. A través de la ejecución de los experimentos se observa que las colisiones son elásticas, por se procede hallar las velocidades finales para ambos carros. PARTE 1: M 1 = M 2 = 0, 25 kg v o = 1,5 m/s v o = 0 m/s Después de la colision: M 1 v f 1+ M 2 v f2 = 0 0,25v f1 + 0,25 v f2 = 0 Conservación de la energía cinética: v o1 + v f1 = v o2 + v f2 1,5 + v f1 = 0 + v f2 1,5 = v f2 - v f1 Se obtiene así un sistema de ecuaciones 1 y 2 con dos incógnitas 1. 0,25v f1 + 0,25 v f2 = ,5 = v f2 - v f1 1. v f1 = - v f2 2. v f1 = v f2-1,5 Igualando se tiene: v f2-1,5 = - v f2 2 v f2 = 1,5 v f2 = 1,5/ 2 v f2 = 0, 75 m/s

4 Sustituyendo v f2 en cualquier ecuación hallaremos el valor de dicha velocidad. Pero se puede observar en la ecuación 1 que ambas velocidades son iguales. 0,25v f1 + (0, 25)(0, 75) = 0 0,25v f1 + 0,189 = 0 0,25v f1 = - 0,189 v f1 = - 0,189/ 0,25 v f1 = - 0, 75 m/s PARTE 11: Se procede de igual forma. Pero en este caso la masa del carro 1 es de 0,51 kg y la velocidad inicial será igual al de la primera parte. M 1 v o1 + M 2 v 02 = M 1 v f 1+ M 2 v f2 (0,51) (1,5) + (0,25)(0) = (0,51) v f1+ (0,25) v f2 0,77 = (0,51) v f1+ (0,25) v f2 Como el choque es elástico se tiene: v f01+ v f1 = v 02 + v f2 1,5 m/s = v f2 - v f1 Se obtiene así un sistema de ecuaciones 1 y 2 con dos incógnitas. v f2 = 1,5 + v f1 v f2 = 3,08 2,04 v f1 Igualando: 3, 08 2,04 v f = 1,5 + v f1 3,04v f1 = 3, 08-1, 5 v f1 = 1, 58/ 3, 04 v f1 = 0, 52 m/s

5 Sustituyendo v f2 en cualquier ecuación hallaremos el valor de dicha velocidad. Pero se puede observar en la ecuación 1 que ambas velocidades son iguales. 0,77 = (0,51)(0,52) + (0,25) v f2 0,77 = 0,27 + (0,25) v f2 v f2 = 0, 5/0, 25 = 2 v f2 = 2 m/s ANALISIS DE RESULTADOS Y CONCLUSIONES La ley de cantidad de movimiento es válida únicamente cuando la energía cinética se conserva (choques elásticos). Tomando en cuenta la distancia entre los carros para ambas partes del experimento se procede a calcular la velocidad inicial en función del tiempo el cual será tomado como la velocidad inicial para procede r con los cálculos. Admitiendo que las velocidades finales obtenidas son exactas, podemos deducir: que ambos experimentos existe relacione el cual expresa, en modulo, que las velocidades de los carros son proporcionales a las distancias recorridas por estos después de la colision. Para la parte 1 se concluye que las velocidades finales son v f1 = - 0,75 m/s v f2 = 0,75 m/s por lo tanto se observa que después del choque el carro de masa1 se mueve con sentido negativo, y el carro de masa 2 en sentido positivo. Para la parte 11 luego de obtener las velocidades obtenidas mediante las formulas que son: v f1 = 0,52 m/s ; v f2 = 2 m/s. se observa que para ambas masas el sentido del movimiento es positivo y esto es resultado de las masas de dichos autos, debido a que la masa del carro 1 es superior al carro 2.