Informe N° 04 Práctica 9: Choques o Colisiones

Universidad Nacional Experimental del Táchira.

Departamento de Matemática y Física.

Núcleo de Física.

Asignatura: Laboratorio de Física(0842204).

Informe N° 04

Práctica 9: Choques o Colisiones

Elaborado por:

• Urbina C, Yasmin A.  C.I. V-25.023.136

(Abril, 2015).

Introducción

Práctica 8: Choques o Colisiones

Objetivo

• Identificar el tipo de choque.
• Comparar la cantidad de movimiento antes del choque, con la cantidad de movimiento después del choque.
• Comparar la energía cinética antes del choque con la energía cinética después del choque.

Marco Teórico

Las manifestaciones de la conservación de cantidad de movimiento son más claras en el estudio de choques dentro de un sistema aislado de cuerpos. Se dice que el sistema es aislado, cuando no actúan fuerzas externas sobre ninguna de sus partes. Las leyes que describen las colisiones fueron formuladas por John Wallis, Christopher Wren y Christian Huygens, en 1668.
Cuando dos objetos realizan una colisión, entre dichos objetos se producen fuerzas recíprocas de interacción y se dice que los objetos constituyen un sistema físico. Por otra parte, si las únicas fuerzas que intervienen son las fuerzas recíprocas se dice que el sistema está aislado.

Sobre la superficie terrestre no es posible obtener un sistema completamente aislado, pues todos los objetos están sometidos a fuerzas exteriores, tales como la fuerza de fricción o la fuerza de gravedad. Sin embargo se admiten como sistemas aislados los que están formados por objetos que se mueven horizontalmente sobre colchones de aire, capas de gas o superficies de hielo pues en estos casos el roce es mínimo y la fuerza resultante que actúa sobre los objetos que constituyen el sistema es nulo.

Se llama choques a la interacción de dos (o más) cuerpos mediante una fuerza impulsiva. Si m1 y m2 son las masas de los cuerpos, entonces la conservación de la cantidad de movimiento establece que:                                   

                                   m1. [pic 1]+ m2. [pic 2]= m1. [pic 3]+ m2[pic 4]

Donde [pic 5], [pic 6], [pic 7], [pic 8] son las velocidades iniciales y finales de las masas m1 y m2.

Características en los choques

1)  Los dos cuerpos pueden desintegrarse en pedazos

2)  Puede haber una transferencia de masa

3)  Las dos masas se pueden unir para formar una sola

4) Las masas pueden permanecer invariables. Aun en este caso hay diversas posibilidades. Los cuerpos pueden permanecer completamente inalterados, como cuando chocan dos bolas de billar, o bien se pueden deformar, como cuando chocan dos automóviles.

Choques entre dos cuerpos  

                   
Los dos son libres antes de la colisión, y puede caracterizarse, cada uno, por su cantidad de movimiento constante. Durante la interacción breve, sus cantidades de movimiento cambian, porque cada uno siente una fuerza de impulsión debida al otro. Los impulsos que sienten los dos cuerpos son iguales y opuestos, porque las fuerzas son iguales y opuestas. La ganancia de cantidad de movimiento de un cuerpo es igual a la pérdida de cantidad de movimiento del otro.

Clasificación de las colisiones

• Colisiones Elásticas: Cuando una bola de billar en movimiento choca de frente con otra en reposo, la móvil queda en reposo y la otra se mueve con la rapidez que tenía la primera. los objetos chocan rebotando sin deformación permanente y sin generación de calor. Cualesquiera que sean los movimientos iniciales, sus movimientos después del rebote son tales que tienen el mismo momento total. En un choque elástico en una dimensión, las velocidades relativas de las dos partículas son constantes.
• Colisiones Perfectamente inelásticas: Cuando los objetos permanecen juntos después de la colisión. Los cuerpos coalecen (“se pegan”) al chocar. En tal caso, la energía mecánica no se conserva, porque no hay fuerzas externas que actúen sobre el sistema de dos partículas. Las velocidades finales son iguales ( [pic 9] = [pic 10]). Considérese el caso de un carro de carga que viaja sobre una vía y choca con otro en reposo. Si ambos carros tienen la misma masa y se unen al chocar, ¿Es posible predecir la velocidad que tendrán unidos después del impacto? En cualquier choque, es posible decir que:

[pic 11]

Esto es cierto incluso cuando los objetos en colisión se unen o traban durante el choque. Supóngase que el carro en movimiento se desplaza a 10 metros por segundo y sea m la masa de cada carro. Entonces por la conservación del momento.

Puesto que después del choque se está moviendo el doble de masa, la velocidad debe ser la mitad de la que exista antes del choque, o sea 5 m/seg. Así serán iguales ambos miembros de la ecuación. Nótese la importancia de la dirección en estos casos. El momento como la fuerza son cantidades vectoriales.

Experimento

Experiencia N°1: La primera parte los carros utilizan resortes en sus extremos, y se realizan de acuerdo a las siguientes situaciones.

• Situacion N° 1:

•  Materiales: Cinta de registro, carril de aire, resorte o liga, compresor, chispometro
• Procedimiento Experimental: Montar el sistema.

[pic 15]

Cuando [pic 16] (carritos amarillos), en esta situación ambas masas realizan el registro del movimiento. Inicialmente [pic 17] se encuentra en reposo ubicado en el centro del carril de aire, mientras el otro es impulsado con la ayuda de la liga o resorte que se encuentra en el extremo.

• Datos Obtenidos: 

Experiencia N°2: La segunda parte los carros utilizan plastilina en sus extremos, y se realiza de acuerdo a las siguientes situaciones.

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