Momento y energía en un choque elástico

RESULTADOS
Utilizando la cámara VideoCom y su respectivo software durante la realización de la experiencia, se obtuvieron seis gráficos correspondientes a la posición, velocidad, aceleración, fuerza, el momentum y la energía de ambos carros por separado y el conjunto de ambos como sistema.




Gráfico 1: corresponde al gráfico de la posición en función del tiempo antes, durante y despuésdel choque, también se muestra en el la marca de tiempo en donde se produjo el choque.

Gráfico 2: en él se representa la velocidad antes, durante y después del choque, junto con la duración del choque como la diferencia de tiempo expuesta en el gráfico.




Gráfico 3: se muestra la aceleración de cada carro durante la realización del experimento.











Gráfico 4:corresponde a la fuerza experimentada por cada carro antes, durante y después del choque, también se muestra el impulso generado por la fuerza.




Gráfico 5: se muestra el momentum de ambos carros por separado durante el experimento, junto con el momentum del sistema completo.














Gráfico 6: se representa la energía correspondiente a cada uno de los carros durate laexperiencia.

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN

Con respecto a la posición de cada carro, como se puede observar en el gráfico (1), el carro₁ (demarcado por la línea de color negro) se mantuvo en la misma posición, mientras que el carro₂ (demarcado por la línea de color rojo) se dirigía hacia el primero, luego se aprecia que en la marca de tiempo t = 0,971 [s] se produjo la colisión entre los carros, comoresultante ambos quedaron juntos, actuando como uno solo, la variación de posición entre ambos carros se debe a que para que la cámara VideoCom los captara se debía colocar una cinta reflectante, de esta forma dicha variación corresponde a la distancia que había entre ambas cintas reflectantes.

En el gráfico (2), correspondiente a la velocidad, se explicitan las velocidades medias de ambos carrosdurante la realización del experimento, para el carro₂ se muestra la velocidad V₂ = -0,4696 ± 0,0008 [m/s], el hecho de que esta sea negativa significa que el carro se movió de forma contraria al sistema de referencia que tenía la cámara y su software, el lapsus de tiempo encerrado entre ambas barras verticales corresponde al tiempo en el cual el choque estaba sucediendo, este tuvo una duración de ∆t =0,077 [s], en el cual se aprecia una aceleración antes del brusco cambio de velocidad en ambos cuerpos, esto se debe a que los carros tenían imanes para asegurar que el choque fuera totalmente inelástico, por ende se entiende que esa aceleración corresponde a la producida por la fuerza de atracción entre ambos imanes. Aunque ambos carros después de la colisión actúan como un solo cuerpo, se pudoobservar una diferencia de velocidades entre la correspondiente al carro₁ y la correspondiente al carro₂, siendo este error 0,9666%, y los valores de ambas velocidades:

V₁ = -0,2276 ± 0,0009 [m/s]
V₂ = -0,2254 ± 0,0011 [m/s]

Continuando con el análisis de la fuerza extra, en el gráfico (4), las fuerzas se consiguieron utilizando la segunda ley de Newton:



O escrito en términos demomentum:


Para estos casos en particular:





Las masas usadas para esto fueron las masas de los carros en cuestión:

m₁ = 0,51155 ± 0,00005 [Kg]
m₂ = 0,52250 ± 0,00005 [Kg]

Se puede apreciar el aumento en el módulo de la fuerza instantes antes del choque, como ya se ha declarado este aumento repentino corresponde a la fuerza de atracción entre los imanes de ambos carros. Se pudonotar que ambas fuerzas tienen el mismo módulo a excepción de una variación en el error, pero esta está dentro de lo esperado, ya que aunque no se logra apreciar a simple vista, existe un desfase en el cálculo de la fuerza media, a causa de la interfaz del software, lo cual es aceptable, lo que se condice con la tercera ley de Newton de acción y reacción. Los valores de las fuerzas son:

f₁ =...