Informe #10 de laboratorio de Fisica 1 UNMSM

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    NDICE

    I. OBJETIVOS 1II. MATERIALES 1III. FUNDAMENTO TERICO 3IV. PROCEDIMIENTO 5

    V. TABLA 7VI. CUESTIONARIO 8VII. CONCLUSION 12VIII. RECOMENDACIONES 12

    IX. BIBLIOGRAFIA 12

    CHOQUE ELSTICO ENTRE DOS CUERPOSLABORATORIO N 10

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    I. OBJETIVOS Desarrollar los conceptos acerca de

    que la cantidad de movimiento se mantiene constante Estudiar acerca de la conservacin de la energa cintica del sistema

    en una colisin elstica

    II. MATERIALES Rampa acanalada (a)

    Prensa (b)

    Balanza (c)

    Plomada (d)

    Regla (e)

    Cinta (f)

    Bola de acero (g)

    Papel carbn (h)

    EXPERIENCIA N 10

    a

    b

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    e

    f

    g

    h

    c

    d

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    III. FUNDAMENTO TERICO

    CANTIDAD DE MOVIMIENTO LINEAL Y SU CONSERVACION

    La cantidad de movimiento lineal de una partcula o un objeto que se modela

    como una partcula de masa m que se mueve con una velocidad sedefine como el producto de la masa y la velocidad de la partcula:

    La cantidad de movimiento lineal es una cantidad vectorial porque es igual al

    producto de una cantidad escalar m y una cantidad vectorial , sudireccin es a lo largo de tiene dimensiones ML/T y su unidad del SI esKg. m/s.

    Si una articula es mvil en una direccin arbitraria, tiene tres componentes yla ecuacin es equivalente a las ecuaciones por componentes.

    Como se observa a partir de su definicin, el concepto de momentum

    proporciona una distincin cuantitativa entre partculas pesadas y ligeras quese mueven a la misma velocidad. Por ejemplo, el momentunde una bola de

    boliche es mucho mayor que la de una bola de tenis que se mueve con la

    misma rapidez. Newton llam al producto cantidad de movimiento; tal vezhoy en da este trmino es una descripcin ms grafica que la palabra

    momentum, que viene del latn y significa movimiento.

    Al usar la segundad ley de movimiento de Newton, se puede relacionar la

    cantidad de movimiento lineal de una partcula con la fuerza resultante que

    acta en la partcula. Se inicia con la segunda ley de Newton y sustituye la

    definicin de aceleracin:

    En la segunda ley de Newton, la masa m se supone constante. Debido a eso,se puede llevar mdentro de la operacin derivada para producir.

    = =

    =() =

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    Esta ecuacin muestra que la relacin de cambio con el tiempo de lacantidad de movimiento lineal de una partcula es igual a la fuerza netaque acta sobre la partcula.

    Enfsica,se denomina choque elstico a una colisin entre dos o mscuerpos en la que stos no sufren deformaciones permanentes durante elimpacto. En una colisin elstica se conservan tanto elmomento lineal comolaenerga cintica del sistema, y no hay intercambio de masa entre loscuerpos, que se separan despus del choque.

    Laley de la conservacin de la energa afirma que la cantidad totaldeenerga en cualquiersistema fsico aislado(sin interaccin con ningn otrosistema) permanece invariable con el tiempo, aunque dicha energa puedetransformarse en otra forma de energa. En resumen, la ley de la conservacinde la energa afirma que la energa no puede crearse ni destruirse, slo sepuede cambiar de una forma a otra,1por ejemplo, cuando la energa elctricase transforma en energa calorfica en uncalefactor.

    ECUACIONES ANTES DEL IMPACTO

    ECUACIONES DESPUES DEL IMPACTO

    = 2

    = 2 = 2

    http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cient%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Calefactorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calefactorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Conservaci%C3%B3n_de_la_energ%C3%ADa#cite_note-1http://es.wikipedia.org/wiki/Transductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_cerradohttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_cient%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9ticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica
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    IV. PROCEDIMIENTO

    1. Coloque el equipo de manera anloga al de la experiencia movimiento deun proyectil.

    2. Coloque la rampa acanalada a una altura H de la mesa. Mida con la regla.

    3. Coloque en la mesa la hoja de papel carbn sobre la hoja de papel blanco.

    4. Sobre la rampa acanalada escoja un punto, tal como T en su parte

    superior. Este ser el punto de partida para todos los prximos

    lanzamientos.

    5. Suelte la primera bola, tal que se deslice sobre la regla acanalada. El

    impacto de este dejar una marca sobre el papel blanco. Repita el paso 5

    veces.

    6. De acuerdo a la experiencia de movimiento de un proyectil, calcule la

    velocidad de la bola, est ser la velocidad de la primera bola antes del

    choque.

    7. Ahora ajuste el tornillo de soporte tal que en el momento del que la bola 1

    y la bola 2 estn en el mismo nivel.

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    8. Al impactar las bolas en el papel dejarn sobre l: A1y A

    2. ver la Fig. Las

    proyecciones de las posiciones iniciales de las bolas sobre la mesa

    (suelo), instantes antes de chocas, corresponden a los puntos B1y B

    2.

    9. Coloque la bola 2 sobre el tornillo de soporte como se indica en la Fig. Asse obtendr un choque rasante.

    10. Mida con el calibrador vernier el dimetro de cada bola d1

    y d2, despus

    mida con la balanza las masas M1y M

    2de cada una de ellas.

    11. Suelte la bola 1 desde el punto T, observe el choque, Repita este paso 5veces. Determine el valor promedio de las velocidades de ambas bolasdespus del choque. Considere el radio d/2 de cada bola.

    12. Mida los alcances o distancias r1

    y r2

    de ambas bolas y calcule sus

    respectivas velocidades V1 y V2. Estas son las velocidades despus del

    choque.13. Repita los pasos (11) y (12) para ngulos de impacto diferentes.14. Tabule sus resultados en la Tabla 1.

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    V. TABLA

    TABLA 1

    M1(g)

    M2(g)

    d1(cm)

    d2(cm)

    h(cm)

    R(cm)

    V(cm/s)

    (cm)

    (cm/s)

    (cm)

    (cm/s)

    16.4 16.2 1.58 1.5 100 43.2 95.53 72.5 16.35 36.15 45.3 36.8 81.37

    16.2 16.2 1.58 1.5 100 43.7 96.63 72.5 15.58 34.45 45.3 40.2 88.89

    16.4 16.2 1.58 1.5 100 45 99.51 72.5 15.71 34.74 45.3 37.5 82.92

    16.4 16.2 1.58 1.5 100 45.5 100.61 72.5 16.93 37.43 45.3 38.8 85.80

    16.4 16.2 1.58 1.5 100 45.8 101.28 72.5 15.80 34.94 45.3 38.0 84.03

    Como se sabe:

    Antes del impacto:

    =

    (10.2)

    Despus del impacto:

    = , = (10.3)

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    VI. CUESTIONARIO

    1. Dibuje el vector cantidad de movimiento antes del choque y los vectores

    cantidad de movimiento de ambas bolas despus del choque.

    Donde: es el vector cantidad de movimiento antes del choque y

    r1 y r2son los vectores despus del choque

    r2

    r1

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    2. De acuerdo a lo realizado en la experiencia. Puede usted considerar que elchoque ha sido elstico?

    = = , = =

    = 84.6035.540 98.6

    = 49.0698.297 = (0.499)

    = 0.4990 < 0.499 < 1

    Por lo tanto se puede decir que el Choque es Inelstico.

    Si, por que estos cuerpos no sufrieron deformaciones durante el impacto y seconserva tanto el momento lineal como la energa cintica del sistema, y nohay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan despus delchoque.

    3. Cmo es la energa del sistema antes y despus del choque?

    Energa antes del choque:

    =12 =12 16.4 10 (98.6 10)= 0.00797

    = = 16.4 10 9.8 1 = 0.1603 = = 16.2 10 9.8 1 = 0.1584

    = + + +

    = 0.00797 + 0.1603 + 0 + 0.1584= 0.32637

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    Energa despus del choque:

    =12 =12 16.4 10 (35.34 10)= 0.00102

    =12 =12 16.2 10 (84.6 10)= 0.00579 = + = 0.00102 +0.00579

    = 0.00681

    4. Podra calcular tericamente las posiciones r1

    y r2?

    Si se podran calcular las posiciones siempre y cuando se tengan lasvelocidades finales, luego con las ecuaciones despus del impacto, hallo lasposiciones r

    1y r

    2

    5. Puede usted afirmar que sus resultados experimentales comprueban la leyde conservacin de la cantidad de movimiento?

    S, pero siempre hay un error que es mnimo debido al medio y algunosfactores en la que se realiza la experiencia.

    6. Cmo influye la fuerza de gravedad en esta experiencia?

    La fuerza de la gravedad influye en los clculos para las posiciones r1

    y r2

    y

    la posicin antes del choque debido a que la fuerza de gravedad es

    considerada como una fuerza conservativa, esta fuerza interna realizara en

    el caso del experimento trabajo, por lo cual la energa del sistema no se

    conservar.

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    7. Cules cree usted que han sido las posibles fuentes de error en el

    experimento? D soluciones.

    Algunos de los errores; es el error aleatorio, error paralaje, errores de

    clculo, error de lectura mnima.

    Para poder corregir estos errores la persona quien va a tomar las medidas

    debe colocarse en una posicin en la cual este cmodo para poder realizar las

    medidas.

    Debido a que la expresin numrica de la medida est entre dos marcas de la

    escala para poderlo corregir se toma la mitad de la lectura mnima del

    instrumento.

    El error de clculo se podr corregir si hay por lo menos dos personas que

    estn realizando los clculos de los datos donde uno comprobara los datos

    obtenidos de la otra persona.

    8. Qu tipo de dificultades ha encontrado al realizar esta experiencia.Descrbalas.

    Al momento del choque entre las canicas no haba forma como mantener quietaa la segunda canica.

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    VII. CONCLUSIN

    En conclusin, al terminar esta sesin de aprendizaje se ha aprendido acercade la cantidad de movimiento lineal de un sistema aislado se conserva, pero la

    cantidad de movimiento de una partcula dentro de un sistema aislado no

    necesariamente se conserva porque es posible que otras partculas en el

    sistema interactan con ella.

    En una colisin elstica se conserva la energa cintica del sistema

    VIII. RECOMENDACIONES:

    Para un buen trabajo es necesario comprobar el buen funcionamiento de los

    instrumentos (el estado fsico y su calibracin del instrumento).

    Tener mucho cuidado con el Error de Paralaje al medir las alturas y ngulos.

    IX. BIBLIOGRAFA

    Manual de laboratorio de fsica 1(decima experiencia) Fsica para ciencias e ingeniera volumen 1- sptima edicin. serway

    jewett pag. 77-83

    F. Sears, M. Zemansky, H. Young, R. Freedman, Fsica Universitaria. Vol.I, Pearson Educacin, 2004.

    Marcelo Alonso, Edward J. Finn, Mecnica, ADDISON-WESLEY.