Práctica No. 5 Colisión elástica

Práctica No. 5 Colisión elástica

Universidad de San Buenaventura

Henry David Castiblanco Garzón - Juan Camilo Garzón Quevedo – Sebastián Andrés Palacio –
Fecha de Realización - 8 de mayo 2020
Fecha De Entrega – 17 de mayo 2020

Abstract— El presente informe se realiza en base a cinco vídeos de colisión elástica, los cuales se analizaron previamente con ayuda de Traker, programa que genera datos como la aceleración, velocidad y energía cinética de un movimiento respecto a una medida establecida, la cual sirve como sistema de referencia para poder analizar el comportamiento de la colisión elástica.

1. INTRODUCCIÓN

Se denomina colisión elástica cuando entre dos o más cuerpos se conserva la energía cinética total del sistema, durante y posterior al choque; de mismo modo la cantidad de movimiento o momento lineal del sistema se conserva, debido a la transferencia de esta de una masa a otra.

Cabe añadir que para que se cumpla lo anterior implica que durante la colisión no se produzcan perdidas de energía, deformidades permanentes en el cuerpo y/o otros fenómenos que alteren la conservación del sistema.

Para esto se tendrán como referencia dos masas puntuales, una masa  con una velocidad  , y otra masa  con velocidad  dispuestas en rumbo de colisión. Para estas respectivas masas y velocidades se tiene que:[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4]

La conservación del momento lineal está dada por:

[pic 5]

La conservación de la energía (cinética) está dada por:

[pic 6]

Al resolver ambas ecuaciones se obtiene:

[pic 7]

[pic 8]

Se puede decir que desde el centro de masa la velocidad de cada cuerpo (relativa al centro de masa) después del choque es igual, pero de signo contrario a la que traía antes de la colisión:

[pic 9]

[pic 10]

A partir de Traker se pudo determinar la posición de los cuerpos en cada fotograma, permitiendo que el programa hiciera un análisis respecto a un sistema de referencia, brindado datos y diferentes gráficas las cuales se analizaron previamente para el respectivo análisis del movimiento.

Pero debido a la falta de herramientas de laboratorio que permitieran la medición de factores como la fricción y/o el trabajo de otras fuerzas , no es posible determinar con bastante precisión la perdida de energía que tiene los cuerpos afectando diversos parámetros que determinan las demás características del movimiento.[pic 11]

1. OBJETIVOS

• Analizar los datos que brindar Traker respecto a la colisión elástica con ayuda de una hoja de cálculo “Exel”.

• Determinar qué tan acertada y/o variada es la experimentación con relación a la teoría.

1. MARCO TEORICO

[1] Aceleración

 La aceleración es la magnitud física que mide la tasa de variación de la velocidad respecto del tiempo

[pic 12]

[pic 13]

[2] Velocidad

Relación que se establece entre el espacio o la distancia que recorre un objeto y el tiempo que invierte en ello.

[pic 14]

[pic 15]

[3] Energía Potencial

La Energía Potencial es la capacidad que tiene un cuerpo para realizar un trabajo de acuerdo con la configuración que ostente en el sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí, es decir, la energía potencial es la energía que es capaz de generar un trabajo como consecuencia de la posición de un cuerpo.

[pic 16]

[4] Energía Cinética

La energía cinética de un objeto es aquella que se produce a causa de sus movimientos; depende de la masa y velocidad de este.

[pic 17]

[5] Energía Mecánica

La energía mecánica de un cuerpo o de un sistema físico es la suma de su energía cinética y la energía potencial.

[pic 18]

1. MÉTODO EXPERIMENTAL

En esta parte del presente se dará a conocer el procedimiento y resultados que se obtuvieron por medio de la realización de la colisión elástica como método experimental.

• Como primero se tiene que el procedimiento se dividió en cuatro instantes que fueron estudiados detenidamente con los datos que proporciono Traker y los datos hallados por medio de la hoja de cálculo.
• Como segundo cada instante se analizó a partir de los cinco diferentes datos obtenidos en cada video.
• Finalmente se resaltó los datos experimentales con el fin de diferenciarlos de los datos teóricos.

[pic 19]

Figura 1. Instante No. 0

Se tomo como instante cero, el momento en el que la esfera A de “color rojo” se aleja de su punto de equilibrio a una altura YA que varía según la prueba y una esfera B “de color blanca” que se encuentra en estado de reposo.

Se tiene que en este instante la esfera A contiene Ep ya que al encontrase a una altura determinada genera un trabajo como producto de su posición.

Con ayuda del Programa de análisis se lograron determinar las siguientes posiciones de la esfera A respecto al eje Y en cada una de las diferentes pruebas.

Como se puede observar, las alturas varían proporcionalmente a las pruebas, ya que desde la prueba No.1 a la No.5 se puede ver un decrecimiento del valor, siendo entonces las primeras pruebas en las que se libera la esfera A desde una altura considerablemente más altas que las demás.

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