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COLISEONES ELASTICAS. Chicaiza Joselyn, Romero Bryan. Departamento de Ciencias Exactas, Universidad de las Fuerzas Armada ESPE, Sangolquí, Ecuador. Física Clásica 1. NRC: 3916 E-mail: [email protected], [email protected]

Resumen Analizar cómo obtener determinar el coeficiente de restitución de dos cuerpos que colisionan elásticamente en el tubo de choques y comprobar el principio de la cantidad de movimiento lineal y la conservación de la energía cinética en los choques elásticos y comprobar por medio experimental estos dos fenómenos físicos por medio de instrumentos del laboratorio. Palabras clave: coeficiente, cantidad, conservación.

Abstract Analyze how to determine the coefficient of restitution of two bodies that collide elastically in the collision tube and check the principle of linear momentum and conservation of kinetic energy in elastic collisions and experimentally verify these two physical phenomena by means of laboratory instruments. Keywords: coefficient, quantity, conservation. PACS: 01.30.Kj; 01.30.L; 01.50.My

Informe Física Clásica NRC: 3916

ISSN 1870-9095

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1.

OBJETIVOS

1.

Analizar el fenómeno físico que ocurre al determinar el Coeficiente de Restitución de dos cuerpos que colisionan elásticamente en el tubo de choques. Comprobar pro medio de instrumentos del laboratorio el Principio de la Conservación de Cantidad de Movimiento lineal y la conservación de la Energía Cinética en el choque elástica. Observar atentamente como ocurren estos fenómenos físicos en el laboratorio.

2.

3.

2.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA CHOQUES ELASTICOS.

En Física se dice que el choque entre dos o más cuerpos es elástico cuando se conserva la energía cinética total del sistema de cuerpos durante la interacción. Durante la misma, la cantidad de movimiento, momentum o momento lineal del sistema, también se conserva, como consecuencia de que todas las fuerzas involucradas en el choque son interiores al sistema de cuerpos (ver leyes de Newton). Durante el choque elástico, la restricción de conservar la energía cinética del sistema, implica que durante la colisión no se emite sonido, calor ni se producen deformaciones permanentes en los cuerpos como consecuencia del impacto.

En algunos choques también se conserva la energía cinética pero no en todos los casos. Según los valores de los coeficientes de restitución “e “podemos clasificar los choques en: 1) Totalmente elástico e=1. 2) Totalmente inelástico e=0 3) Parcialmente elástico 0<e<1 Cuando el choques es elástico se conserva la energía cinética, en los otros casos hay perdida de energía cinética, que se transforma en calor y/o energía de deformación. La relación del coeficiente de restitución “e” con los módulos de las velocidades de las partículas ant5es y después del choques se puede expresar de la siguiente forma: v 1−v 2 e= vo 2−vo 1 Descríbanos el caso. Dos cuerpos chocan frontalmente y elásticamente como se muestra en la figura.

Si en una colisión se produce deformaciones permanentes en uno o más de los cuerpos, sonido, calor u otro mecanismo de pérdida de energía, se denomina inelásticas. En ese caso la pérdida de energía puede ser total o parcial. Por otro lado, los choques en que, después de los mismos, la energía cinética se ve incrementada, se denominan choque explosivos. Por ejemplo, un dispositivo elástico instalado en uno de los cuerpos de tal modo que se dispare con el contacto de otro. ⃗ ⃗ final P inical =P

Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. #, No. #, Month ### Year

FIGURA 1.Colision de dos cuerpos uno con velocidades y el otro en reposo. La cantidad de momento lineal de conserva teniendo en cuenta la referencia. m1 vo 1+ m2 vo 2=m1 v 1+ m2 v 2 Si el cuerpo dos no se mueve y las masas son iguales. 2

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Rozamiento por deslizamiento

V1+v2=v01 En el coque elástico la energía se conserva. v 1−v 2 e= =1 vo 2−vo 1 Resolviendo el sistema. v1=0 y v2=vo1 Lo que quiero decir que el cuerpo 1 transmite toda la cantidad de movimiento al cuerpo 2 y se queda en reposos mientras el cuerpo 2 adquiere su misma velocidad. El porcentaje de energía perdida se calcula con el error. Ecf −Eco %E perdida= .100 Eco En cambio cuando dejamos caer aplicando las mismas consideraciones obtenemos que el coeficiente de restitución se lo calcula con la siguiente formula.

e=

√

h H

√

h(seguando rebote) H (primer rebote)

En donde H es altura donde se soltó y h es la altura del primer rebote, cuando es el segundo rebote solo se cambia.

e=

Y así sucesivamente.

3. Materiales y Equipos. Materiales -Aparato para determinar el Coeficiente de Restitución. -Carril de aire-Soplador -Aerodeslizadores -Tope -Barreras fotoeléctricas contadoras -Pesas -Material de montaje Herramientas -Interface.-Computadora.-Software Measure -Metro 4. Instrucciones o Procedimiento.

FIGURA 3. Equipo para registro de datos de colisiones.

FIGURA2. Cuerpo cae en una superficie horizontal.

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4.1 Una vez nivelado el equipo para determinar el Coeficiente de Restitución, suelta la esfera desde el borde superior, sin ningún impulso inicial y cuidando que esta caiga directamente al centro de la superficie de acero y observe las alturas de rebote a que este alcanza. Mida los recorridos de descenso y los de rebote, entres procesos semejantes.

-m1<m2 Estos movimientos son registrados por la computadora. Anote los datos de rapidez y masa de cada aerodeslizador para desarrollar el informe. 4.4 En el aparato de choques con dos esferas diferentes encuentre la altura de los 3 rebotes.

Repita la operación con la otra esfera. 4.2 Disponga horizontalmente el carril de aire perfectamente nivelado y coloque sobre el, en el un extremo el arrancador mecánico, luego dos barreas fotoeléctricas contadoras, la una a cierta distancia de la otra, estas deberán estar conectadas a la interface y esta a su vez a la computadora con el programa Measure, sensor Cobra 3 temporizador/contador. Uno de los aerodeslizadores (m1) se ubicara junto al arrancador mecánico y el otro (m2), entre las dos barrera fotoeléctricas, al final del carril, el tope. 4.3 Las barreras fotoeléctricas medirán el movimiento de los aerodeslizadores, estos datos pasan por la interface a la computadora. Active la señal de medida en la computadora al mismo tiempo que el aire dentro del carril. Suelte el arrancador y el aerodeslizador (m1) se moverá a impactar al otro aerodeslizador (m2) que está en reposo. Considere tres procesos: -m1=m2 -m1>m2 Informe Física Clásica NRc: 3916

FIGURA 4. Equipo de choques para cuerpos que se sueltan.

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Rozamiento por deslizamiento

4.5 Regustro de datos en la hoja técnica.

Bibliografía: [1] https://es.wikipedia.org/wiki/Choque_el %C3%A1stico Consultado 15 de julio 2018 [2] https://edykam24.wordpress.com/te rcer-corte/impulso-y-cantidad-demovimiento/choques-elasticos-einelasticos/ Consultado 15 de julio 2018 [3]Guía de Fisca Clásica

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