Laboratorio péndulo balistico

Universidad Autónoma de Occidente
Facultad de Ciencias Básicas
Departamento de Física

Péndulo balístico

Objetivo
El propósito de este experimento es usar los principios de conservación de la energía y de la cantidad de
movimiento lineal para encontrar la rapidez de salida de un balín disparado horizontalmente desde un
lanzador de proyectiles.

Motivación1,2
Un péndulo balístico esun dispositivo para medir la cantidad de movimiento de una bala, a partir de la cual
es posible calcular su velocidad y su energía cinética.
Fue inventado en 1742 por el matemático inglés Benjamin Robins (1707-1751). Su alta precisión y el hecho
de que los cálculos necesarios no requerían la medición de tiempos sino que se basaban en la determinación
de masas y distancias condujo a grandesavances en la ciencia de la balística, e hicieron que este método se
empleara por muchos años hasta el desarrollo de técnicas basadas en dispositivos ópticos y electrónicos de
alta velocidad de respuesta.
En esta práctica, un lanzador de proyectiles dispara un balín de acero (de masa mb) con una rapidez vb hacia
un péndulo en reposo de masa mp. La bala se incrusta en el péndulo dando lugar a unacolisión
perfectamente inelástica, haciendo que el momento del balín se transfiera al sistema péndulo+balín. El
péndulo adquiere una nueva velocidad vp después de la colisión y se eleva, incrementando la altura del
centro de masa del péndulo una distancia h.

r

mb
p
b

mp

Imagen adaptada de The ballistic pendulum. Michael Richmond’s classes. Physics 311, University Physics I, Winter2008.
http://spiff.rit.edu/classes/phys311/workshops/w10a/ball_pend_a.html

Durante la colisión no toda la energía cinética de la bala se transforma en energía cinética del péndulo, parte
de ella se convierte en energía térmica y de deformación. Pero después de la colisión, puede suponerse que la
energía se conserva y que la energía cinética del péndulo al inicio del movimiento se convierteen la energía
potencial del mismo al alcanzar su altura máxima, lo que permite calcular la velocidad inicial del péndulo vp.
Aplicando la conservación del momento lineal puede encontrarse la velocidad de salida del balín vb.
La varilla del péndulo que se empleará en el laboratorio es hueca para disminuir su masa y así concentrar la
masa del sistema en el extremo inferior. Con este fin tambiénse le adicionará al péndulo una pesa, de forma
que el sistema se comporte como un péndulo simple. Si esta condición no se cumple, el sistema tendría que
modelarse como un péndulo físico y debe aplicarse la conservación del momento angular.

1

Hanks, Jon. Ogston, Alec. Ballistic pendulum accessory. Instruction manual with experiment guide. Doc. ID:
012-09842A. PASCO Scientific.
2
Ballisticpendulum. Wikipedia, the free encyclopedia. 28 March, 2009.
http://en.wikipedia.org/wiki/Ballistic_pendulum

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Equipo
•

Interfaz ScienceWorkshop 750

•

Sensor de movimiento circular

•

Dispositivo lanzador + accesorios

•

2 varillas de 70 cm

•

Soporte del lanzador

•

2 Pinzasde mesa

•

Metro

•

Accesorios péndulo balístico

•

2 fotopuertas

•

Soporte para fotopuertas

Configuración del equipo
Determinación de la rapidez de salida del balín
1.

Fije el soporte del lanzador al soporte conformado por una pinza y una varilla (Figura 1).

Figura 1.

Figura 2.

2.

Instale el lanzador en el soporte (Figura 2).

3.

Atornille lasfotopuertas en el soporte correspondiente. Luego, sujete este soporte al riel inferior del
lanzador (Figura 3).

Figura 3.

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4.

Conecte las fotopuertas a la interfaz ScienceWorkshop 750.

5.

Encienda la interfaz e inicie el programa DataStudio.

6.

Configure las fotopuertas haciendo clic sobre...