Física General. Sesión 2 Práctica de laboratorio Numero 11. Colisiones elásticas

Física General.  Sesión 2 Práctica de laboratorio Numero 11. Colisiones elásticas.

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Abril de 2016

Abstract

The purpose of this practice was to verify the conservation of momentum in a collision where no deformations occur in the colliding objects. In an elastic collision both momentum and kinetic energy are conserved system, and no mass exchange between the bodies, which are separated after the collision.

Resumen

En esta práctica se estudió el principio de la conservación de la cantidad de movimiento para las colisiones entre dos cuerpos, cuando no se producen deformaciones en los objetos durante el choque. En una colisión elástica se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque.

1. Introducción

El momento lineal se define como el producto de la masa por el vector velocidad. Será por tanto una magnitud vectorial.

 p = m · v (Ec.1)

Cuando dos cuerpos chocan en un intervalo corto de tiempo, se puede despreciar el efecto de fuerzas externas como la fricción de modo que la cantidad de movimiento es constante antes y después del choque, como lo indica la conservación del momento lineal.

Pf=Pi (Ec.2)

En un choque entre dos cuerpos los cuales  no sufren deformaciones y no pierden energía se conserva el momento lineal y la energía cinética, a esto se llama colisión elástica.  Para esta colisión se presentan tres casos:

Caso 1. Objetos con masas iguales m1=m2 

En una colisión frontal con un objeto quieto de  igual masa, el proyectil se detendrá y el objetivo se moverá fuera con igual velocidad.  Es decir que en caso del choque frontal elástico de masas iguales, siempre se intercambian las velocidades de las masas.

[pic 1]

Figura 1. Ejemplo de un choque elástico frontal de dos objetos con masas iguales. Adaptada de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/colsta.html#c1 consultada el 3 de mayo de 2016.

Caso 2. La masa del proyectil es mayor que la masa del objeto impactado m1>>m2  

En una colisión frontal con un objeto se encuentra quieto y tiene una masa considerablemente menor que el proyectil, la velocidad del objeto impactado será aproximadamente el doble que la del proyectil y la del proyectil se mantendrá aproximadamente igual. En este caso la velocidad del objeto impactado no depende de la fuerza aplicada sino de la velocidad con la que se impacta.

[pic 2]

Figura 2. Ejemplo de un choque elástico frontal de dos objetos con proyectil de masa mayor. Adaptada de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/colsta.html#c1 consultada el 3 de mayo de 2016.

Caso 3. La masa del proyectil es menor que la masa del objeto impactado m1<2  

En una colisión frontal con un objeto se encuentra quieto y tiene una masa mayor que el proyectil, el proyectil rebotará con aproximadamente la misma velocidad y el objeto tomará una velocidad muy pequeña cercana a 0.

[pic 3]

Figura 2. Ejemplo de un choque elástico frontal de dos objetos con proyectil de masa mayor. Adaptada de http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/colsta.html#c1 consultada el 3 de mayo de 2016.

1. Objetivo

Comprobar la conservación de la cantidad de movimiento para las colisiones entre dos cuerpos.

1. Materiales y métodos

Para la realización de esta práctica se simuló el choque entre dos carros sobre un riel, con  carril de aire que ayuda a disminuir la fricción entre el riel y el carro, por lo que se puede considerar para este experimento que el rozamiento es cercano a 0.

1. Resultados y Análisis

En el experimento se  realizó la colición de un carro con masa menor que el carro impactado el cual se encontraba quieto.

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