M E C Á N I C A Cuna de Newton Cuna de Newton
M E C Á N I C A Un movimiento ondulatorio es aquel en el que existe un transporte de energía pero no de materia. Podemos hablar de movimientos ondulatorios longitudinales y transversales. Los primeros son aquellos en los que la dirección de propagación del movimiento coincide con la dirección de vibración de las partículas del medio. En los movimientos transversales ambas direcciones son perpendiculares. Ejemplo de un movimiento ondulatorio longitudinal es el de la propagación del sonido. Un movimiento transversal sería la propagación luminosa. En nuestro módulo, el movimiento de las bolas se asemeja a un movimiento ondulatorio longitudinal. La vibración de las bolas lleva el mismo sentido que la dirección del movimiento.
Cuna de Newton ANTES DE LA VISITA Imagina un coche que circula, primero a 20 Km/h y luego a 80 Km/h. En qué caso le costaría más frenar? Supón ahora que hay un autobús que va a la misma velocidad que el coche. Quién tardaría más en frenar? Sabes cuál es el concepto físico que relaciona las dos magnitudes que intervienen? Conoces otra propiedad que las relacione? Construye un carril como el de la figura adjunta y coloca en su interior cinco canicas. Golpea con una sexta canica a la última del conjunto. Qué ocurre? Haz la misma operación pero utilizando ahora bolas de plastilina. Qué diferencia observas con lo anterior? Sabes realmente lo que es una colisión? Qué tipos hay? Descríbelas. Realiza un esquema en el que se pongan de manifiesto las diferencias entre ondas longitudinales y transversales. Escribe ejemplos de ambos tipos. Analiza los elementos que componen un péndulo. Repasa los contenidos relacionados con momento lineal, leyes de Newton, principio de conservación del momento lineal, choques elásticos, choques inelásticos, conservación de la energía en un sistema de partículas. 1
M E C Á N I C A DURANTE LA VISITA Toma una bola y elévala, retira todas las demás menos una y libera o lanza la primera bola. Al colisionar, qué ocurre? Qué altura alcanza la segunda bola? Qué le pasa a la primera bola justo después de la colisión? Explícalo. Repite la operación anterior pero ahora deja en reposo dos bolas. Lanza la primera sobre las otras dos, qué ocurre ahora? Te llama algo la atención? Cómo actúa la bola intermedia? Realiza ahora la experiencia con tres bolas quietas y dos que tras ser lanzadas impacten en el resto. Serías capaz de predecir lo que va a suceder? Describe lo que realmente sucede. Vuelve a lanzar bolas pero de forma que haya más haciendo de proyectil que las que queden en reposo. Describe lo que ocurre. Fija la última bola y repite los lanzamientos de una, dos o tres bolas. Anota el resultado, resaltando las diferencias con lo anterior, si las hay. Levanta a la misma altura una bola con la mano derecha y dos con la izquierda, déjalas caer. Describe lo que observas. 2
Cuna de Newton DESPUÉS DE LA VISITA Por qué crees que la bola del extremo opuesto alcanza casi la misma altura que la bola lanzada? Por qué las alturas alcanzadas por las bolas de los extremos son cada vez menores? Cómo pierde o disipa energía este sistema? Si alguna de las bolas de la "cuna de Newton" tuviese diferente masa, ocurriría lo mismo? Podría ocurrir que las energías de las partículas después del choque fueran mayores que las que tenían antes del choque? Los choques que se producen entre las bolas del módulo del museo, son elásticos o inelásticos? Se propaga el sonido en el aire de una manera similar al movimiento de las bolas del módulo? Por qué bota una pelota? Por qué en los sucesivos rebotes, cada vez se alcanza una menor altura? Por qué se deforma un vehículo cuando choca contra un muro? 3
M E C Á N I C A Describe el proceso que se produce cuando se golpea un clavo con un martillo. Qué vehículo es más difícil de detener: una bicicleta que se desplaza a 10 Km/h o un camión que lo hace con la misma rapidez? Por qué? Intenta acercar hacia ti una caja de cerillas soplando. (Comprobación de choques de moléculas de aire con la caja de cerillas) Resuelve el siguiente problema de colisiones: Dos esferas se suspenden de dos hilos de la misma longitud. La masa de la primera esfera es de 0,2 kg y la de la segunda 100 g. Si la primera se desvía hacia un lado hasta que su centro se eleva 4,5 cm y después se suelta; a qué altura se elevarán las esferas después de chocar entre sí? En caso de : a) si el choque es elástico b) si el choque es completamente inelástico. En el caso de un choque perfectamente elástico, establece las ecuaciones que nos permiten calcular las velocidades antes y después del choque para cada partícula. 4
Cuna de Newton CURIOSIDADES Al igual que la energía cinética de la primera bola se transmite de bola en bola hasta la última,la energía de un ECOSISTEMA fluye desde los productos primarios hasta los descomponedores, pasando por toda la red trófica y transformándose en cada eslabón. Asimismo pueden asemejarse las pérdidas de energía cinética de la "cuna de Newton" por rozamiento a las pérdidas de energía de un ecosistema por energía calorífica. Hemos supuesto en todos los casos expuestos hasta ahora, que los choques que tienen lugar (tanto elásticos como inelásticos) son frontales, es decir que las velocidades de las bolas antes y después del choque tienen lugar en la misma dirección. Sin embargo en la vida normal los choques suelen ser angulares, con lo que se complican los cálculos de las velocidades finales. Como aplicación de este estudio sobre los choques se pueden citar casos como los de: el disparo de un fusil o de cualquier arma de fuego. la propulsión de aviones reactores. las reacciones nucleares en cadena. 5
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