CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD MOVIMIENTO

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CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD MOVIMIENTO

1. Competencias:

• El estudiante representa y comprende la cantidad de movimiento de un sistema formado por dos móviles que se mueven en direcciones opuestas usando la plataforma de un programa de simulación.
• El estudiante analiza la cantidad de movimiento y la energía cinética de un sistema antes y después del choque, en una colisión elástica e inelástica de dos móviles con masas distintas.
• El estudiante analiza, a partir de un gráfico, la relación que existe entre la cantidad de movimiento de un sistema antes del choque con la masa variable de un móvil en una situación elástica.

1. Fundamento Teórico.

Cuando dos automóviles se mueven en direcciones opuestas ambos llegaran al choque en un tiempo determinado. Ambos automóviles alteran su movimiento pasando de una velocidad alta al reposo. En un intervalo de tiempo insignificante cada automóvil experimenta un gran cambio en su velocidad. Según la tercera ley de Newtón, los automóviles experimentan una fuerza de la misma magnitud. Y por la segunda ley de Newtón, los efectos de dichas fuerzas sobre el movimiento del auto dependen de su masa.

Usando la plataforma de un simulador vamos a representar dos tipos de colisión “elástica e inelástica” en dos tiempos distintos, antes y después del choque. En ambas colisiones vamos a medir las velocidades finales después del choque para diferentes valores de la masa de uno de los móviles. En seguida, a partir del cálculo, vamos a determinar la cantidad de movimiento y la energía cinética antes y después del choque. Finalmente, a partir de una gráfica vamos a determinar la relación que existe entre la cantidad de movimiento antes del choque y la masa de un móvil en una colisión elástica.

La cantidad de movimiento lineal de un objeto de masa m que se mueve con una velocidad v se define como el producto de la masa y la velocidad del objeto. Es una cantidad vectorial y su unidad en el SI es kgm/s.

                     (1)[pic 2]

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        Figura 1. Cantidad de movimiento de un objeto (móvil).

En un sistema aislado formado por dos móviles que se mueven en direcciones opuestas como se observa en la figura 1. La cantidad de movimiento total del sistema aislado se conserva.

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        Figura 2. Sistema aislado formado por dos móviles.

La cantidad de movimiento total del sistema aislado es:

                         (2)[pic 5]

La energía cinética total del sistema aislado es:

                               (3)[pic 6]

Las ecuaciones (2) y (3) se pueden aplicar en dos tiempos diferentes, antes y después del choque.

Cuando dos móviles se mueven en direcciones opuestas se presentan dos tipos de colisiones, el choque elástico e inelástico. En una colisión elástica se conserva la energía cinética del sistema. En una colisión perfectamente inelástica las partículas que colisionan quedan unidas después de la colisión. En una colisión inelástica no se conserva la energía cinética total del sistema de partículas. Sin embargo, la cantidad de movimiento del sistema se conserva en una colisión elástica e inelástica.

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