Choque Plastico

TRABAJO PRÁCTICO Nº5 CHOQUE PLÁSTICO

Integrantes: Mairana Panga

Objetivos:    Determinar a partir de valores tomados experimentalmente, el valor de la velocidad inicial de un proyectil. Familiarizarse con la matemática implicada en el modelo que describe un choque plástico central. Aplicar los conceptos teóricos de colisiones, conservación de la cantidad de movimiento y energía mecánicaa una determinación experimental.

Materiales:        Riel con dispositivo de colchón de aire. Carro para riel de colchón de aire con adaptador para retener cilindro de cartón. Cilindro de cartón relleno con plastilina y algodón. Balanza electrónica de 600 g, con precisión de 0,1 g. Nivel de albañil. Rifle de aire comprimido. Balines de 51\2.

Marco teórico: Supongamos que tenemos uncuerpo que se mueve en línea recta con una cierta velocidad V1, y colisiona con otro que se encuentra en reposo interpuesto en su trayectoria, y que luego del choque ambos cuerpos continúan su marcha unidos. Ambos han sufrido deformaciones permanentes a causa del impacto. Consideremos el estudio del sistema formado por ambos cuerpos, donde las cosas ocurren sin la aparición de fuerzas derozamiento. Las únicas fuerzas presentes antes y después del impacto serán entonces el peso de cada cuerpo y la reacción del piso sobre ellos; como ambas fuerzas no realizan trabajo, y además se anulan entre sí, no serán responsables de modificación alguna en la energía ni en la cantidad de movimiento de nuestro sistema. El desplazamiento es en todo momento perpendicular las fuerzas, antes y después delchoque, por lo tanto no son responsables de los eventuales cambios en la energía del sistema. La suma de fuerzas antes y después del choque es cero, por lo que tampoco modificarán la cantidad de movimiento del mismo. Tal y como lo ha estudiado en la teoría correspondiente a colisiones, un choque de estas características, donde los cuerpos continúan su marcha unidos después de colisionar, se denominaplástico.

Antes del choque Eci = m1v12 Pti= m1 ⃗ 1

Después del choque Ecf = (m1+m2)v22 Ptf = (m1 + m2) ⃗ 2

¿Qué ha pasado con la energía? En un choque plástico, la energía no se conserva. Inicialmente el sistema posee energía cinética (llamada en el esquema Eci), y parte de ésta la perderá durante el impacto (se disipará en forma de ruido, calor, deformaciones permanentes en loscuerpos). Al final emergerá del impacto con una energía cinética final (ECf) que resultará menor en magnitud que la que tenía inicialmente. Simbólicamente: Eci > ECf. Por supuesto, luego del impacto, si no hay alguna fuerza que realice trabajo sobre las masas unidas, la energía del sistema se conservará. ¿Qué ha pasado con la cantidad de movimiento? Sabemos que para que la cantidad de movimiento linealde un sistema se modifique, debe haber por lo menos una fuerza que no se anule y que actúe durante un cierto tiempo; es decir, lo que puede modificar la cantidad de movimiento total de un sistema es un impulso aplicado ( ⃗=∆ ⃗t). Para el caso que nos ocupa, todas las fuerzas que actúan en el sistema, en todo momento, sumadas dan cero, por lo que la cantidad de movimiento total del sistema permanececonstante. En símbolos: ∆ ⃗t = 0 Podemos valernos de esto para estudiar el fenómeno de un choque plástico. Tomando las ecuaciones correspondientes a las cantidades de movimiento inicial y final, y escribimos la ecuación correspondiente a la conservación de la cantidad de movimiento, tomando en cuenta que uno de los cuerpos está en reposo y por tanto su valor p=mv inicial es cero: (m1+m2) ⃗ 2 – m1⃗ 1 = 0 (Ec. 1) De donde se puede despejar la velocidad inicial antes del choque: ⃗1 =


⃗ 2 (Ec. 2)

Este planteo nos servirá para analizar la física de un dispositivo utilizado para medir la velocidad con la que un proyectil abandona el cañón de un arma.

DESARROLLO EXPERIMENTAL La idea es producir un choque entre un cilindro de cartón adosado a un carro que puede moverse con...