Fisica

EXPERIENCIA Nº 1: DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE
DE RESTITUCIÓN

UNIDAD II: IMPULSO Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO

1. INTRODUCCIÓN

Cuando un jugador de fútbol americano taclea a otro, la dinámica del choque entre los cuerpos puede ser muy compleja. No obstante, el choque se rige por un principio sencillo de la física: la ley de conservación de la cantidad de movimiento.

2. OBJETIVOS• Visualizar un fenómeno de choque.
• Analizar cualitativa y cuantitativamente un fenómeno de choque.
• Determinar el coeficiente de restitución.
• Identificar los errores cometidos en las mediciones.
• Analizar las posibles formas de minimizar los errores cometidos.

3. MATERIALES

3.1. Materiales para el primer montaje
• 1 prensa soporte de varillas
• 1 varilla largade 120 cm
• 2 nuez soporte
• 1 varilla fina de 15 cm
• 1 varilla fina de 10 cm con extremo plano
• 1 cordel 100 a 150 cm
• 1 masa de plomo de forma esférica
• 1 masa de goma de forma esférica
• 1 cinta métrica
• 1 regla métrica
• 1 cronómetro
• Hojas de papel en blanco
• Hojas de papel carbónico
• 1 cinta adhesiva de papel o de embalaje• 1 balanza

3.2. Materiales para el segundo montaje

• 1 guía recta metálica en forma de V, de longitud 150 cm
• 1 base trípode metálico soporte de varilla
• 1 varilla metálica de 50 cm
• 1 nuez doble
• 1 pinza soporte
• 2 masas de goma de forma esférica
• Hojas de papel blanco
• Hojas de papel carbónico
• 1 cinta adhesiva
• 1 cintamétrica
• 1 cronómetro

4. FUNDAMENTOS TEÓRICOS

Se emplea el término de colisión o choque para representar la situación en la que dos o más partículas interaccionan durante un tiempo muy corto. Se supone que las fuerzas impulsivas debidas a la colisión son mucho más grandes que cualquier otra fuerza externa presente.

La cantidad de movimiento total se conserva en los choques. Sin embargo,la energía cinética no se conserva debido a que parte de la energía cinética se transforma en energía térmica y en energía potencial elástica interna cuando los cuerpos se deforman durante el choque.
Se define choque inelástico como el choque en el cual no se conserva la energía cinética. Cuando dos objetos que chocan se quedan juntos después del choque se dice que este choque es perfectamenteinelástico. Por ejemplo, un meteorito que choca con la Tierra.
En un choque elástico la energía cinética se conserva. Por ejemplo, los choques entre bolas de billar son aproximadamente elásticos. A nivel atómico los choques pueden ser perfectamente elásticos.
[pic]
La magnitud Q es la diferencia entre las energías cinéticas después y antes de la colisión.

Coeficiente de restitución

Se haencontrado experimentalmente que en un choque frontal de dos esferas sólidas como las que experimentan las bolas de billar las velocidades después del choque están relacionadas con las velocidades antes del choque, por la expresión:
[pic]
Donde e es el coeficiente de restitución y tiene un valor entre 0 y 1. Esta relación fue propuesta por Newton y tiene validez solamente aproximada. El valor de1 (uno) es para un choque perfectamente elástico y el valor de 0 (cero) es para un choque perfectamente inelástico. El coeficiente de restitución es la velocidad relativa de alejamiento después del choque, dividido entre la velocidad relativa de acercamiento antes del choque de las partículas.
* Observación para el alumno:

Investigar sobre los temas teóricos que tengan pertinencia al tema atratarse en el experimento, haciendo resaltar las ecuaciones teóricas que se utilizan.

5. PARTE EXPERIMENTAL

. ESQUEMA DEL PRIMER MONTAJE

5.2 ESQUEMA DEL SEGUNDO MONTAJE

* Observación para el alumno:

Presentar un gráfico básico del montaje experimental, explicando los detalles del dibujo.

PROCEDIMIENTO

Primer montaje

1. Con una plomada se determina la...