conservacion de la cantidad de movimiento

GUIA DE LABORATORIO Nº 4
Universidad Nacional de
Misiones

Conservación de la cantidad de
movimiento

FISICA 1
2014
Bloque B

1. Temas relacionados
Cantidad de movimiento, choque, energía mecánica.
Ensayo de Laboratorio: Péndulo Balístico
2. Objetivos del laboratorio
Determinar la velocidad de un proyectil mediante el uso del péndulo balístico.
3. Introducción teórica
El péndulobalístico utiliza el concepto de la conservación de la cantidad de movimiento de un
choque perfectamente inelástico, porque las fuerzas actuantes antes y después del impacto,
como el peso del péndulo y el peso del proyectil están equilibrados por las respectivas
normales. El ensayo contempla el choque de dos masas, una la del proyectil de masa m cuya
velocidad V1 se desea determinar y la masaM del péndulo.
El funcionamiento del equipamiento consiste en que el proyectil se incruste en el péndulo y
ambas masas generen una desviación del péndulo que quedará indicada en la escala del
equipo.

La cantidad de movimiento inicial del sistema inmediatamente luego del disparo y previo a la
colisión con la masa del péndulo viene dada por:

pi  m.V1
Debido a que la cantidad demovimiento del péndulo es nula.
Inmediatamente luego de la colisión la cantidad de movimiento final del sistema vale:

pf  m  M .VP
Siendo Vp la velocidad del conjunto péndulo mas proyectil inmediatamente después del impacto.
Como la resultante fuerza exteriores es nula la cantidad de movimiento se conserva pudiendo
escribir:
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pi  pf

m.V1  m  M .VP
Esta energía del péndulo, inmediatamente después de la colisión puede expresarse como sigue:

1
1
E  EkT  EkR  .M  m .Vp 2  .I b .w2
2
2
Despreciando la energía cinética de rotación por ser muy pequeña, solamente consideramos EkT
Cabeaclara que la energía mecánica antes y después la colisión no es la misma, ya que existen
perdidas como ser ruido, rozamientos, deformaciones y calor.
La energía cinética inicial que poseen ambas masas luego de la colisión se transforma totalmente
en potencial para el ángulo máximo conseguido, cuya expresión es:

Ep  (m  M ).g .h
Donde g es la aceleración de la gravedad y h es lavariación de la altura del centro de gravedad
de ambas masas medidas verticalmente.

h  R.(1  cos )

R: distancia del punto de pivote al centro de masa de la combinación péndulo+proyectil.
Igualando energía potencial y cinética y reemplazando obtenemos:

1
.M  m .Vp 2  (m  M ).g.h
2
1
.M  m .Vp 2  (m  M ).g.R.(1  cos )
2
Despejando Vp de la ecuación anterior obtenemos: Vp 2.g.R.(1  cos )
De la ecuación de cantidad de movimiento expresada inicialmente y reemplazando se obtiene:

m.V1  m  M .VP entonces V1 

m  M .VP
m

4. Equipo empleado
Un Péndulo balístico. DATOS: Masa del péndulo vacío= 147,50gr, masa de esfera= 66gr,
masa de pesas= 50gr – Radio de péndulo vacío= 210mm; radio de péndulo con una pesa=
237mm; radio de péndulo con dos pesas=244mm
5. Experimentación
Proceder al armado del equipo con todas sus partes correctamente posicionadas y ajustadas.
Los alumnos que usan el equipo deberán colocarse las gafas de protección para los ojos para
la prevención de eventuales accidentes con las partes móviles y el proyectil a lanzar en cada
ensayo.
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Bloque B

Cargar el proyectil en el mortero accionado por un sistema de resorte.
Posicionar el péndulo y ajustar la escala que mide los grados de desviación del péndulo en la
marca de cero grados.
Para la carga del sistema de lanzamiento se empuja con el pistón provisto con el equipo
hasta uno de...