Impulso

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RECINTO DE BAYAMON DEPARTAMENTO DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMATICAS

IMPULSO

2524 PHYS 3311 Física para Ingenieros I 2550 PHYS 3311 Laboratorio de Física I

20 de junio de 2005 OBJETIVOS: 1. Definir el teorema del Impulso.  2. Calcular el cambio en momentum ( ∆P ). t2   3. Comparar el resultado de ∫ F (t )dt con el ∆P . t1

4. Juzgar las diferencias y similitudes de las gráficas de F vs. t para el resorte y el terminal de goma.

Teoría relacionada con el experimento: Impulso Es el producto entre la fuerza promedio y el tiempo de duración de la fuerza. Momentum Lineal Se refiere a inercia en movimiento. La fórmula para encontrar el   momentum lineal para una partícula es: P = mv . Colisión Elástica Es una colisión entre dos objetos cuya velocidad relativa después del choque es la misma que antes de éste. Las colisiones elásticas conservan la energía cinética, es decir, son sin pérdidas. Colisión Inelástica 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 que choca con la Tierra.

LABORATORIO: 1. Obtenga la masa del carro 0.51 Kg. 2. Conecte en el canal A el sensor de fuerza. 3. Active le programa de “DataStudio” y seleccione la práctica titulada “Impulso”. 4. Realice el montaje según se muestra en la siguiente figura, y calibre el sensor de fuerza. (Coloque la fuerza hacia el sensor como positiva)

5. Remueva la polea, el cordón y el gancho del sensor de fuerza. 6. Coloque la foto-celda en el sistema como se muestra en la figura y conéctela en el canal 1. 7. Ajuste la altura de la foto-celda para que interrumpa la bandera de 10 cm. 8. Verifique que el sistema este montado como se muestra en la siguiente figura.

9. Enrosque el terminal de goma en el sensor de fuerza. 10. Presione el botón de “Start” y empuje suavemente el carro. 11. Seleccione la gráfica de fuerza y calcule el área bajo la curva, coloque este valor en la tabla 1. 12. Coloque en la tabla 1 las velocidades iniciales y finales. 13. Retire el terminal de goma y enrosque un resorte, repitiendo el mismo procedimiento.

Tabla 1 V0

V

 ∆P

 ∫ F (t )dt

%D

0.16 N.S

6.5 %

t

t0

Terminal de goma

0.23 m/s

0.06 m/s

0.15

Resorte

0.41 m/s

0.39 m/s

0.41

 Discuta el por ciento de diferencia entre ∆P y

0.38 N.S

7.6 %

t

 F ∫ (t )dt , para cada caso.

t0

Terminal de Goma 16 − 15 % Diferencia = *100% = 6.5% 15.5 Resorte % Diferencia =

41 − 38 *100% = 7.6% 39.5

Compare las diferencias y similitudes de las gráficas de F vs. t para el resorte y el terminal de goma. Las gráficas muestran diferencias por que su área no es igual, ya que el área de la grafica del resorte es 0.08 N/s y la del terminal de goma es 0.51, también una es más estrecha que la otra, pero ambas graficas tienen algo en similar, ambas presentan el área y son parábolas. ¿Cuál de los dos materiales es mejor para la absorción de impactos?¿Por qué? El mejor material para la absorción de impactos es el terminal de goma ya que al carrito chocar con este material provocó una colisión inelástica, lo cual provocó un impacto menor y no rebotaría como con el resorte, que al carrito chocar con este material reboto hacia atrás, lo cual es una colisión elástica.

OPCIONAL t2

Imprima la gráfica

  F ( t ) dt = ∆ P y compare el valor de la integral obtenida ∫

t1

con Data-Studio con el valor de esa misma integral utilizando el método de los pesos.

A=

P AR PR

Gráfica Terminal de Goma Fuerza vs. Tiempo

Gráfica Resorte Fuerza vs. Tiempo

Conclusión En este laboratorio pudimos ver y probar cual es el mejor material para absorber el choque de un carrito con una masa de 0.51 Kg. Pudimos ver que el terminal de goma ofrecía una mejor absorción del impacto, ya que este material no provoca que el carrito se eche para atrás contrario al resorte, que rebota hacia atrás. En relación a los datos, los cuales muestran unas diferencias menores entre ellos, lo cual se muestra cuando calculamos el por ciento de diferencia, lo cual nos dio 6.5 % para el terminal de goma y 7.6 % para el resorte. Estas diferencias en los datos pudieron ser debidas a alguna falla a la hora de montar el equipo o alguna falla en la lectura de datos del ordenador. En conclusión, pudimos concluir que el terminal de goma, lo cual provocó una colisión inelástica, fue el mejor en absorber el impacto del carrito.