Tipos De Alineacion Y Balanceo

Instituto de Física

Universidad de Antioquia

Colisiones rebotes sucesivos
Objetivo
Determinar el coeficiente de restitución inelástica de una pelota al rebotar contra el suelo.

Equipo
• • • Pelota Regla de 1 m Cronómetro • • Computador Interfaz gráfica

Montaje

Marco Teórico Introducción
Alguna vez se ha preguntado ¿cuánto tiempo tarda una pelota en dejar de rebotar al sersoltada desde una cierta altura? La solución a esta interrogante involucra los temas de caída libre y colisiones elásticas, lo que incluye los conceptos de rapidez, aceleración de la gravedad y coeficiente de restitución. Así, la rapidez con la que rebotará la pelota dependerá del valor de la rapidez con la que llegue al suelo y del coeficiente de restitución entre la superficie y la pelota. En unacolisión perfectamente inelástica el coeficiente de restitución será igual a cero y la pelota

Por: Lucelly Reyes

se quedará adherida al suelo después del primer rebote. En una colisión perfectamente elástica, el coeficiente de restitución será igual a uno, por lo que la pelota rebotará con la misma rapidez que con la que llegue al suelo, siguiendo este movimiento indefinidamente. Si elcoeficiente de restitución se encuentra entre cero y uno, que es la mayor parte de las colisiones, la rapidez de la pelota irá disminuyendo en cada rebote hasta que se detenga. De esta forma, el tiempo que tarde la pelota en dejar de rebotar será igual a la suma de los tiempos que tarda la pelota en cada rebote. Esta suma corresponde a una suma infinita, la cual está identificada con una expresiónparticular. Se deduce tal expresión y se muestra una simulación del movimiento de la pelota al ser soltada desde una altura determinada. Para comparar los resultados, la simulación muestra el tiempo calculado a través de la expresión deducida y el tiempo utilizado en la simulación. El movimiento del objeto se considera en dos direcciones y sin rotación, al igual que se desprecia la fricción provocadapor el aire.

Colisiones
Se emplea el término de colisión para representar la situación en la que dos o más partículas interaccionan durante un tiempo muy corto. Se supone que las fuerzas impulsivas debidas a la colisión son mucho más grandes que cualquier otra fuerza externa presente. El momento lineal total se conserva en las colisiones. Sin embargo, la energía cinética no se conserva debido aque parte de la energía cinética se transforma en energía térmica y en energía potencial elástica interna cuando los cuerpos se deforman durante la colisión. Se define colisión inelástica como la colisión en la cual no se conserva la energía cinética. Cuando dos objetos que chocan se quedan juntos después del choque se dice que la colisión es perfectamente inelástica. Por ejemplo, un meteorito quechoca con la Tierra. En una colisión elástica la energía cinética se conserva. Por ejemplo, las colisiones entre bolas de billar son aproximadamente elásticas. A nivel atómico las colisiones pueden ser perfectamente elásticas.

La magnitud Q es la diferencia entre las energías cinéticas después y antes de la colisión. Q toma el valor de cero en las colisiones perfectamente elásticas, pero puedeser menor que cero si en el choque se pierde energía cinética como resultado de la deformación, o puede ser mayor que cero, si la energía cinética de las partículas después de la colisión es mayor que la inicial, por ejemplo, en la 2
Por Lucelly Reyes

explosión de una granada o en la desintegración radiactiva, parte de la energía química o energía nuclear se convierte en energía cinética delos productos.

Coeficiente de restitución
Se ha encontrado experimentalmente que en una colisión frontal de dos esferas sólidas como las que experimentan las bolas de billar, las velocidades después del choque están relacionadas con las velocidades antes del choque, por la expresión

donde e es el coeficiente de restitución y tiene un valor entre 0 y 1. Esta relación fue propuesta por...