Péndulo Balístico



PRÁCTICA Nº 9. PÉNDULO BALÍSTICO Y LANZAMIENTO DE PROYECTILES.




LABORATORIO FUNDAMENTOS DE MECÁNICA














BOGOTÁ
2012
RESUMEN
En la novena práctica de laboratorio se estudian las fuerzas relacionadas con choques, donde actúan fuerzas internas y se conserva el momentum. Se analizará desde el punto de vista práctico utilizando un péndulo balístico paraanalizar la velocidad de un proyectil que al chocar con un péndulo, se incrusta en él, provocando su movimiento alrededor de un eje. Se tendrán en cuenta dos métodos para determinar la velocidad inicial del proyectil experimentalmente, comparándolos para hallar así la concordancia de los datos registrados.

PALABRAS CLAVE:
Momentum lineal, proyectil, péndulo balístico, velocidad, principio deconservación del momentum, colisión, energía mecánica.

ABSTRACT
In the ninth lab is studying crash-related forces, where internal forces act and the momentum is conserved. Be analyzed from the standpoint of practical using a ballistic pendulum to analyze the velocity of a projectile on impact with a pendulum, is embedded in it, causing its movement around an axis. Consideration will be given twomethods for determining the initial velocity of the projectile experimentally and compared to find the correlation of the recorded data.

KEYWORDS:
Linear Momentum, projectile ballistic pendulum, velocity, momentum conservation principle, collision, mechanical energy.

INTRODUCCIÓN
En la práctica se estudiarán conceptos relacionados con el principio de conservación del momentum lineal y de laenergía mecánica mediante la utilización de un péndulo balístico. Éste es un instrumento consiste en un proyectil que se dispara contra un péndulo en reposo con el objetivo de medir la velocidad inicial de la bala. Cuando la bala se incrusta en el péndulo éste se eleva alcanzando una altura máxima respecto al punto inicial. Se notará entonces cómo las fuerzas que actúan en las colisiones sonfuerzas internas en las que se conserva el momentum.
OBJETIVOS
1. Determinar la velocidad inicial de la esfera y la velocidad inicial con la cual el péndulo más la esfera se mueven después de la colisión.
2. Determinar la perdida de energía cinética en la colisión de la esfera con el péndulo.
3. Determinar independientemente la velocidad de la esfera mediante el disparo de esta como proyectil libre.4. Comparar la velocidad de la esfera determinada mediante dos arreglos experimentales diferentes.

FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Un péndulo balístico es un dispositivo que permite determinar la velocidad de un proyectil.
Este péndulo está constituido por un bloque grande de madera, de masa M, suspendido mediante os hilos verticales, como se ilustra en la figura. El proyectil, de masa m, cuyavelocidad v se quiere determinar, se dispara horizontalmente de modo que choque y quede incrustado en el bloque de madera. Si el tiempo que emplea el proyectil en quedar detenido en el interior del bloque de madera es pequeño en comparación con el período de oscilación del péndulo (bastará con que los hilos de suspensión sean suficientemente largos), los hilos de suspensión permanecerán casi verticalesdurante la colisión. Supongamos que el centro de masa del bloque asciende a una altura h después de la colisión. Entonces, conocidos las masas del proyectil y del bloque y el ascenso de este después del choque, la velocidad del proyectil viene dada por
(1)

Durante la colisión o choque se conserva la cantidad de movimiento o momento lineal del sistema, de modo que podemos escribir:
(2)
Despuésde la colisión, en el supuesto de que ángulo máximo de desviación del péndulo no supere los 90º, el principio de conservación de la energía nos permite escribir:
(3)
Resolviendo el sistema de ecuaciones (2) y (3) con respecto a v, obtenemos fácilmente el resultado expresado en (1).
Utilizando un péndulo balístico (Figura 1.a), un proyectil (balín) de masa m se dispara con rapidez vb, y al...