Lab 10 - Choque Elastico Entre Dos Cuerpos

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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, Decana De América) CURSO : LABORATORIO DE FISICA I TEMA : CHOQUE ELASTICO ENTRE DOS CUERPOS PROFESOR : ALUMNOS MIGUEL CASTILLO C. :  Kelly Apaza Celis……………………….(E.A.P Matemática)  Joan Castillo Nizama……………………(E.A.P Ing. Electrónica)  Leighton Egoavil Lopez…………………(E.A.P Ing. Electrónica)  Walter Oyarce Torres……………………(E.A.P Ing. Electrónica) TURNO : Martes 8-10a.m. Ciudad Universitaria, junio del 2012 LABORATORIO DE FISICA I I. OBJETIVO Verificar el principio de conservación de la cantidad de movimiento de un sistema en una colisión. II. III. EQUIPOS Y MATERIALES  Rampa acanalada  Plomada  Tablero  Prensa  Balanza  Bolas de acero o de vidrio (2)  Hoja de papel carbón  Hojas de papel blanco FUNDAMENTO TEÓRICO El ímpetu o momentum lineal o cantidad de movimiento p se define como el producto de la masa m de la partícula por su velocidad v p = mv (1) Para un sistema de n partículas, la cantidad de movimiento es la suma vectorial de los ímpetus individuales, la cual se mantiene constante en ausencia de una fuerza externa neta sobre él. IV. PROCEDIMIENTO 1. Coloque el equipo de manera análoga al de la experiencia movimiento de un proyectil 2. Coloque la rampa acanalada a una altura H del tablero. Mida con la regla LABORATORIO 10 – CHOQUE ELASTICO ENTRE DOS CUERPOS 2 LABORATORIO DE FISICA I 3. Coloque en el tablero la hoja de papel carbón sobre la hoja de papel blanco. 4. Sobre la rampa acanalada escoja un punto, tal como T, en su parte superior. Este será el punto de partida para todos los próximos lanzamientos. 5. Suelte la primera bola, tal que se deslice sobre la regla acanalada. El impacto de esta dejará una marca sobre el papel blanco. Repita este paso 5 veces. 6. De acuerdo a la experiencia de movimiento de un proyectil, calcule la velocidad de la bola; esta será la velocidad de la primera bola antes del choque. 7. Ahora, ajuste el tornillo de soporte tal que en el momento del choque la bola 1 y la bola 2 estén a un mismo nivel. 8. Al impactar las bolas en el papel dejarán marcas sobre él: A1 y A2. Las proyecciones de las posiciones iniciales de las bolas sobre el tablero (suelo), instantes antes de chocar, corresponden a los puntos B1 y B2. Estos puntos se pueden conocer con la ayuda de la plomada. 9. Coloque la bola 2 sobre el tornillo de soporte. Así se obtendrá un choque rasante. 10. Mida con el calibrador vernier el diámetro de cada bola d1 y d2, después mida con la balanza las masas M1 y M2 de cada una de ellas. 11. Suelte la bola 1 desde el punto T, observe el choque, Repita este paso 5 veces. Determine el valor promedio de las velocidades de ambas bolas después 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 con las velocidades después del choque. 13. Repita los pasos (11) y (12) para ángulos de impacto diferentes 14. Tabule sus resultados en la Tabla 1. TABLA 1 1 M1 M2 d1 d2 H r V g g cm cm cm cm cm/s 16 16.85 86 44.76 107 r1 V1’ cm cm/s 57° 21 50.08 2 r2 V2’ cm cm/s 27° 39 92.9 1 5.25 6.2 2 5.25 6.2 16.1 16.85 86 44.76 107 53° 34.5 82.27 50° 23.4 55.8 3 5.25 6.2 16.1 16.85 86 44.76 107 58° 18.5 44.11 34° 39 92.9 V = ?, r = 0.4476 m , h = 0.86 m LABORATORIO 10 – CHOQUE ELASTICO ENTRE DOS CUERPOS 3 LABORATORIO DE FISICA I Como se sabe: Antes del impacto: v √ √ Después del impacto: V. ⁄ √ = √ y CUESTIONARIO 1. Dibuje el vector cantidad de movimiento antes del choque y los vectores cantidad de movimiento de ambas bolas después del choque. Justifique las expresiones teóricos (1), (2) p = mv F = dp se obtiene de la 2da. Ley de Newton dt 2. De acuerdo a lo realizado en la experiencia ¿puede usted considerar que el choque ha sido elástico? Si tomamos en cuenta los errores aleatorios, sistemáticos y otros, que han influido en los resultados del experimento se puede considerar que el choque ha sido elástico por la conservación de Energía Cinética. 3. ¿Cómo es la energía del sistema antes y después del choque? La energía del sistema se puede considerar constante. Ejem.: Bola 1 Bola 2 VACH = 1.07 m/s VACH VDCH = 0.5 m/s V DCH = E K INICIAL = Del Sistema ACH EK1 + E / K2 = 0 m/s 0.92 m/s EK FINAL Del Sistema DCH = E’K1 + E’K2 LABORATORIO 10 – CHOQUE ELASTICO ENTRE DOS CUERPOS 4 LABORATORIO DE FISICA I 1/2 (5.25) (1.07)2 3 4. = 1/2 (5.25) (0.5)2  3.2  1/2 (6.2) (0.92)2 ¿Podría calcular teóricamente las posiciones r1 y r2 ? Si se podría calcular teóricamente las posiciones r1 y r2 mediante las ecuaciones del movimiento de un proyecto. 5. ¿Puede usted afirma que sus resultados experimentales comprueban la ley de conservación de la cantidad de movimiento? Los resultados obtenidos en este experimento difieren de los esperados, debido a factores que incrementan los errores en los datos. Por lo que la cantidad de movimiento para nuestro caso no es exactamente igual antes y después del choque. 6. ¿Cómo influye la fuerza de gravedad en esta experiencia? La fuerza de gravedad no influye por ser una fuerza conservativa de la Energía Mecánica. 7. ¿Cuáles cree han sido las posibles fuentes de error en el experimento? De soluciones - Resistencia del aire la solución sería poner el experimento al vacío. - Fuerza de rozamiento de la canaleta la solución seria la utilización de una canaleta echo de un material mas liso. - Imprecisiones en las mediciones: errores sistemáticos, aleatorios, etc., se pueden solucionar utilizando mejores métodos de cálculo y de redondeo, así también mejorando la destreza y habilidad puesta en práctica durante el experimento. - Los errores instrumentales se pueden corregir con una mala precisión a la hora de calibrar los instrumentos de medida. 8. ¿Qué tipo dificultades ha encontrado al realizar esta experiencia? Descríbalas - Las fuerzas de fricción de las bolas de acero con la rampa acanalada, no permitió el conservamiento de la energía mecánica. LABORATORIO 10 – CHOQUE ELASTICO ENTRE DOS CUERPOS 5