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Laboratorio de Técnicas Experimentales II - 2º Física
Laboratorio L2 - Mecánica

Práctica L2-5
Colisiones: Conservación del momento lineal y de la energía.

Objetivo
1. Estudio de la conservación del momento lineal y de la energía en colisiones elásticas e inelásticas.

Material

Equipo experimental formado por: carril de aire con soplador, puertas fotoeléctricas, carritoscon
accesorios, sistema de arranque con disparado, pesas.


Conservación del momento lineal y de la energía.

Introducción:

En las colisiones elásticas entre dos cuerpos de masa m1 y m2 se conservan la energía cinética
2
2
2
1
2
1
2
2
2
1
2
1
1 2 1 2
2 2 2 2m
p
m
p
m
p
m
p
E E E E
f f
i i
i i f f
r r r r
+ = + ⇒ + = +
y el momento lineal
p1i p2i p1 fp2 f
r r r r
+ = + .


i p1
r
y i p2
r
son los momentos lineales iniciales (antes de la colisión) de los dos cuerpos, y f
p1
r
y f
p2
r
son
los momentos finales (después de la colisión).

En las colisiones completamente inelásticas sólo se conserva el momento lineal. Además, los dos cuerpos
quedan unidos tras la colisión.


Experimentos:

Procedimientosiniciales:

Colocar el carril de aire y las puertas fotoeléctricas según el montaje de la figura1. Nivelar el carril de aire
ajustando los tornillos de los pies, de forma que cuando se coloque un carro sobre el carril no se mueva ni
hacia la derecha ni hacia la izquierda. El disparador situado en el extremo del carril se usa para impulsar el
carro, pudiendo elegirse entre tres diferentesenergías iniciales.















Figura 1: Esquema del sistema
experimental Medir las masas m1 y m2 de los dos carros y las longitudes L1 y L2 de los 2 carros (estas longitudes se
refieren a la distancia que recorre el carril cuando pasa por la puerta fotoeléctrica, desde que la activa
hasta que la desactiva).

Para medir las velocidades iniciales y finalesde los carros se procede de la siguiente forma: Ajustar las
puertas fotoeléctricas en el modo GATE, y pulsar el botón RESET. Colocar el carro 2 en reposo entre las
dos puertas, y empujar el carro 1 hacia el carro 2.

Anotar:
a) el tiempo t1i durante el cual el carro 1 bloquea la puerta 1 antes de la colisión;
b) el tiempo t2i durante el cual el carro 2 bloquea la puerta 2 antes de lacolisión (en este caso, puesto que
el carro 2 está inicialmente en reposo, t2i = 0);
c) el tiempo t1f durante el cual el carro 1 bloquea la puerta 1 después de la colisión; y
d) el tiempo t2f durante el cual el carro 2 bloquea la puerta 2 después de la colisión.

NOTA: Usar la memoria de las puertas fotoeléctricas para almacenar los tiempos iniciales mientras se
miden los tiemposfinales. El valor inicial que marca el aparato es t1. Cuando se lee la memoria (READ) el
valor que marca el aparato es t1 + t2.

1) Colisiones elásticas:

Para simular una colisión elástica, colocar la banda de goma en el carro 1 y la placa en el carro 2. Hacer
chocar el carro 1, cuya masa y velocidad permanecen siempre constantes, con el carro 2, que se
encuentra en reposo. Tomar seriesde medidas para distintos valores del cociente m1/m2. Se recomienda
que este cociente varíe, al menos, entre 0.5 y 2. Se pueden usar distintas velocidades iniciales del carro 1.

En función del cociente m1/m2, representar en gráficas los valores obtenidos para f
p1
r
/
i p1
r
, f p2
r
/
i p1
r
y
( p1f p2 f
r r
+ )/ i p1
r
. Representar en las mismas gráficas las funciones fp1
r
/
i p1
r
, f p2
r
/
i p1
r
y
( p1f p2 f
r r
+ )/ i p1
r
en función de m1/m2, deducidas a partir de las ecuaciones de conservación de energía y
momento.
Hacer lo mismo para E1f
/ E1i
, E2 f
/ E1i
y ( E1f + E2 f
)/ E1i
.
En ambos casos, comparar los resultados experimentales con los calculados. ¿La colisión real cumple las
condiciones de las colisiones...