Colisiones

Colisiones

Objetivos
* Calcular el coeficiente de fricción entre el bloque y la superficie.
* Observar la colisión entre el péndulo y el bloque estático.
* Determinar la velocidad del bloque después de la colisión.
* Aplicar la parte teórica de las colisiones experimentalmente.

Marco teórico
Choques: en un choque siempre se cumple el principio de la conservación de laenergía y la ley de conservación de la cantidad de movimiento.
Choques elásticos: en el caso de choques elásticos, la energía cinética previa al choque se mantiene como tal después de él. Los choques elásticos son una idealización.
Ley de la conservación de la energía
Establece que la energía de cualquier sistema que no interaccione con agentes externos a él es invariable con el tiempo aunque setransforme en otras formas de energía. Es decir la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma y perdura.
Ley de la conservación de la cantidad de movimiento
Según la ley, en un sistema en el que no actúa ninguna fuerza, el momento lineal se conserva. De hecho la segunda ley de Newton establece que la fuerza es la variación de momento lineal con respecto al tiempo. Si dicha fuerza escero, el momento es necesariamente constante. Esta es una ley general de la física y se cumple independientemente de que la colisión sea elástica o inelástica, bajo la restricción que no actué ninguna fuerza externa al sistema.
En el caso de un sistema con varios componentes, el principio se enuncia matemáticamente de la siguiente manera:
P=i=1nmivi=cte
Este principio garantiza que la suma d losmomentos lineales de cada una de las partículas debe permanecer constante, es decir, si alguna de ellas disminuye momento, otra debe aumentarlo para no violar este principio que las observaciones experimentales siempre han demostrado.
En cuanto al caso concreto se un choque, el momento P0 antes del choque de ambos cuerpos (1 y 2) debe ser equivalente al momento Pf después del choque de losmismos:
P0=Po1+Po2Pf=Pf1+Pf2
Para caracterizar la elasticidad de un choque se define el coeficiente de restitución como:
e=V2-V1U1-U2
Si el choque es completamente elástico, e=1, mientras que es igual a cero para choques inelásticos donde P si se conserva pero se disipa energía en forma de calor y deformación.

Materiales
* 2 soportes de igual longitud.
* Una esfera de hierro
* Unbloque de madera
* Cuerda fina y resistente
* Reglas graduadas
* Varilla para unir los soportes

Procedimiento
1. Registrar la masa del bloque y la masa del objeto suspendido de la cuerda.
2. Tomamos el objeto suspendido y lo subimos hasta cierta altura y le dejamos caer libremente en dirección del bloque para que lo golpee.
3. Medimos la distancia de desplazamiento delbloque.
4. Tome los datos correspondientes al experimento y repítalo seis veces.
5. Registre los datos en la siguiente tabla:



Longitud de la cuerda:86 cm
Masa del bloque: 93.62 gr Masa del objeto suspendido:79.65 gr
Lanzamiento | Altura (h) | Desplazamiento (x) | Coeficiente de fricción (μ) |
1 | 12 cm | 18cm | 0.563 |
2 | 14 cm | 23cm | 0.518 |
3 | 16cm | 25cm | 0.543 |
4 | 18 cm | 28cm | 0.546 |
5 | 20 cm | 31cm | 0.548 |
6 | 22 cm | 35cm | 0.533 |
7 | 24cm | 37cm | 0.55 |
8 | 26cm | 38cm | 0.581 |
9 | 28cm | 41cm | 0.58 |
10 | 30 cm | 43cm | 0.592 |
μpromedio | 0.555 |

Análisis e interpretación de datos

1. Determine la expresión que le permita calcular el coeficiente de fricción (μ).

U1=2gh

mU1=mV1+MV2∴ V1=mU1+MV2m
mU12=mV12+MV22
mU12=mmU1-MV2m2+mV22
mU12=mm2U12-2mU1MV2+M2V22m2+MV22
mU12=m2U12-2mU1MV2+M2V22m+MV22
m2U12=m2U12-2mU1MV2+M2V22+mMV22
m2U12-m2U12=-2mU1MV2+M2V22+mMV22
0=-2mU1MV2+M2V22+mMV22
0=MV2(-2mU1+MV2+mV2)
0=-2mU1+MV2+mV2
2mU1=MV2+mV2
2mU1=V2(m+M)
2m2gh=V2(m+M)
V2=2m2gh(m+M)

Ahora por el teorema del trabajo y la energía analizamos el movimiento del bloque M...