Experiencia 4 Fis 110
Páginas: 11 (2638 palabras)
Publicado: 17 de noviembre de 2012
Experiencia Nº 4
“El papel del momentum en el choque elástico y
choque plástico”
Esteban Álvarez // Rol: 201011513-5 // E-Mail: esteban.alvarezh@alumnos.usm.cl
Walter Marholz // Rol: 201011531-3 // E-Mail: walter.marholz@alumnos.usm.cl
Camilo Sánchez // Rol: 201011558-5 // E-Mail: camilo.sanchez@alumnos.usm.cl
Grupo 112 – A
-------------------------------------------------Resultados y análisis del choque elástico
Figura 1: Representación ideal de un choque elástico.
En esta parte de la experiencia se buscó comprobar la conservación del momentum para choques elásticos (Figura 1). Para lograrlo, luego de calibrar la cámara VideoCom y el riel de aire, se agregó masa a cada móvil para lograr una equivalencia, con la cual la masa quedó en 0,3156 kg en ambos carros. Seprocedió a ubicar ambos carros en el riel y se le dio un impulso a uno de los carros para hacerlos colisionar. Registrando la experiencia con la cámara VideoCom se obtuvieron los siguientes resultados:
Gráfico 1.1: Posición en función del tiempo y tiempo en que ocurre la colisión.
En el gráfico 1.1 podemos observar que luego de la colisión de los móviles, la mayor parte de la energíacinética del móvil 1 se transfiere al móvil 2, ya que el primero casi se detiene completamente y el móvil 2 obtiene una velocidad en el tiempo (pendiente) muy similar a la del móvil 1 antes del choque. Esto, sumado a que el móvil 1 después del choque casi no varió su posición en el tiempo, nos indica a primera vista que el choque es casi completamente elástico.
Gráfico 1.2: Velocidad de los móvilesen función el tiempo y duración del choque.
Usando el software VideoCom, se obtuvo que la duración del choque fue de 0,061 [s].
Del gráfico 1.2 se desprende que la velocidad media del móvil 1 antes del choque es 0,2993 [m/s] , muy similar a la velocidad del móvil 2 después del choque 0,2826 [m/s], que, teóricamente, para un choque elástico sin fuerzas externas deberían ser iguales. Al sumarlas velocidades de los móviles antes y después del choque se obtiene que el primero es de 0,3150 [m/s] y el segundo de 0,2829 [m/s], y al comparar se obtiene una variación de 10,19%, indicando velocidades que se mantienen bastante cercanas. Este porcentaje se puede explicar por las fuerzas de roce de los móviles, que son fuerzas no conservativas.
Al igual que en el gráfico anterior, seobserva que el móvil 1 se detiene casi completamente (0,0157 [m/s] ), lo que reafirma que se transfirió la mayor cantidad de energía cinética de éste al móvil 2.
Gráfico 1.3: Fuerza en función del tiempo e impulso de cada móvil al momento del choque.
El gráfico 1.3 se obtuvo usando la pestaña “fórmulas” del software VideoCom, en la cual F=ma fue la fórmula introducida.
En el gráfico 1.3no se observa la fuerza que generó el movimiento, ya que no fue registrada por la cámara VideoCom.
Se puede apreciar que la curva superior corresponde a la fuerza que ejerce el móvil 1 sobre el 2 durante el choque, mientras que la curva inferior corresponde a la fuerza de reacción del móvil 2 sobre el móvil 1 en el mismo intervalo de tiempo.
Como sabemos, el impulso está dado por
J=t1t2FdtUsando la herramienta cálculo de la integral del software VideoCom se obtuvo el impulso de los móviles, siendo 0,090 [ Ns] para el móvil 2, -0,091 [ Ns] para el móvil 1 y el impulso total fue de -0,001 [Ns].
Al reemplazar F=ma en la ecuación anterior (ver apéndice ecuación (1)) se obtiene que:
J= ∆ρ
Lo que indica que el impulso total del sistema corresponde a la variación demomentum. Se calculó que el impulso total fue de -0,001 [Ns], lo que señala que la variación de la cantidad de movimiento del móvil 1 con respecto al móvil 2 fue casi exactamente el mismo, que para cualquier choque, éste debiera ser cero. El error porcentual no se puede tomar en cuenta, ya que como el valor teórico es cero, este genera un error del 100%.
Como la variación de momentum es casi cero,...
“El papel del momentum en el choque elástico y
choque plástico”
Esteban Álvarez // Rol: 201011513-5 // E-Mail: esteban.alvarezh@alumnos.usm.cl
Walter Marholz // Rol: 201011531-3 // E-Mail: walter.marholz@alumnos.usm.cl
Camilo Sánchez // Rol: 201011558-5 // E-Mail: camilo.sanchez@alumnos.usm.cl
Grupo 112 – A
-------------------------------------------------Resultados y análisis del choque elástico
Figura 1: Representación ideal de un choque elástico.
En esta parte de la experiencia se buscó comprobar la conservación del momentum para choques elásticos (Figura 1). Para lograrlo, luego de calibrar la cámara VideoCom y el riel de aire, se agregó masa a cada móvil para lograr una equivalencia, con la cual la masa quedó en 0,3156 kg en ambos carros. Seprocedió a ubicar ambos carros en el riel y se le dio un impulso a uno de los carros para hacerlos colisionar. Registrando la experiencia con la cámara VideoCom se obtuvieron los siguientes resultados:
Gráfico 1.1: Posición en función del tiempo y tiempo en que ocurre la colisión.
En el gráfico 1.1 podemos observar que luego de la colisión de los móviles, la mayor parte de la energíacinética del móvil 1 se transfiere al móvil 2, ya que el primero casi se detiene completamente y el móvil 2 obtiene una velocidad en el tiempo (pendiente) muy similar a la del móvil 1 antes del choque. Esto, sumado a que el móvil 1 después del choque casi no varió su posición en el tiempo, nos indica a primera vista que el choque es casi completamente elástico.
Gráfico 1.2: Velocidad de los móvilesen función el tiempo y duración del choque.
Usando el software VideoCom, se obtuvo que la duración del choque fue de 0,061 [s].
Del gráfico 1.2 se desprende que la velocidad media del móvil 1 antes del choque es 0,2993 [m/s] , muy similar a la velocidad del móvil 2 después del choque 0,2826 [m/s], que, teóricamente, para un choque elástico sin fuerzas externas deberían ser iguales. Al sumarlas velocidades de los móviles antes y después del choque se obtiene que el primero es de 0,3150 [m/s] y el segundo de 0,2829 [m/s], y al comparar se obtiene una variación de 10,19%, indicando velocidades que se mantienen bastante cercanas. Este porcentaje se puede explicar por las fuerzas de roce de los móviles, que son fuerzas no conservativas.
Al igual que en el gráfico anterior, seobserva que el móvil 1 se detiene casi completamente (0,0157 [m/s] ), lo que reafirma que se transfirió la mayor cantidad de energía cinética de éste al móvil 2.
Gráfico 1.3: Fuerza en función del tiempo e impulso de cada móvil al momento del choque.
El gráfico 1.3 se obtuvo usando la pestaña “fórmulas” del software VideoCom, en la cual F=ma fue la fórmula introducida.
En el gráfico 1.3no se observa la fuerza que generó el movimiento, ya que no fue registrada por la cámara VideoCom.
Se puede apreciar que la curva superior corresponde a la fuerza que ejerce el móvil 1 sobre el 2 durante el choque, mientras que la curva inferior corresponde a la fuerza de reacción del móvil 2 sobre el móvil 1 en el mismo intervalo de tiempo.
Como sabemos, el impulso está dado por
J=t1t2FdtUsando la herramienta cálculo de la integral del software VideoCom se obtuvo el impulso de los móviles, siendo 0,090 [ Ns] para el móvil 2, -0,091 [ Ns] para el móvil 1 y el impulso total fue de -0,001 [Ns].
Al reemplazar F=ma en la ecuación anterior (ver apéndice ecuación (1)) se obtiene que:
J= ∆ρ
Lo que indica que el impulso total del sistema corresponde a la variación demomentum. Se calculó que el impulso total fue de -0,001 [Ns], lo que señala que la variación de la cantidad de movimiento del móvil 1 con respecto al móvil 2 fue casi exactamente el mismo, que para cualquier choque, éste debiera ser cero. El error porcentual no se puede tomar en cuenta, ya que como el valor teórico es cero, este genera un error del 100%.
Como la variación de momentum es casi cero,...
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