Conservación del Impetu y la Energía

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Práctica de física
Conservación del Ímpetu y de la energía
Indice
1. Introducción
2. Desarrollo experimental
3. Bibliografía
1. Introducción
Las colisiones rigen nuestra vida cotidiana y son generalmente en dos o tres dimensiones, por ejemplo
cuando dos imanes interactúan, o cuando jugamos billar (colisión elástica) en dos dimensiones, o cuando
se produce un choque en la ciudad, un accidente aéreo.
Todos los cuerpos que presentan un movimiento, tienen la característica de presentar un ímpetu, o
momento, cuando un cuerpo se encuentra acelerado, es porque hay una fuerza externa que ha provocado
una aceleración, es por ello que podemos decir que el cuerpo ha sido impulsado. El impulso corresponde
a la fuerza que se aplico a un cierto cuerpo para que este se desplazase, por lo que podemos decir que el
impulso es una magnitud vectorial, la cual está dada por:
I=F*∆t
El momento, ímpetu o cantidad de movimiento, es una magnitud vectorial, al igual que el impulso, está
dado por:
P=∆mv
Y bien si sabemos que:
I=F*∆t
F=ma
F=m∆v/∆t
F∆t=∆mv
Entonces:
I=P1-P2
I=∆P
Objetivos:
Experimentar el ímpetu mediante una colisión inelástica
Mediante resultados experimentales probar si hay o no una conservación del ímpetu
Mediante la experimentación probar si hay o no una conservación de energía
Observar la relación que existe entre los tipos de colisiones (en este caso inelástica) y cual ley de
conservación se aplica en este caso.
Conservación del momentum:
La ley de la conservación del momentum; dicha ley propone que si la resultante de las fuerzas externas
que interactúan en el sistema es nula, la cantidad de movimiento se conserva.
La cantidad de movimiento antes de disparar es cero. Después de disparar, la cantidad de movimiento
total sigue siendo cero porque la cantidad de movimiento del rifle es igual y opuesta a la cantidad de
movimiento de la bala.
Por lo que podremos saber que:
Pi=Pf
∑(mivi)= ∑(mfvf)
Quedando como la suma de los productos de las masas por velocidades iniciales será igual al producto de
las masas por las velocidades finales
Las fuerzas internas pueden producir variaciones en la cantidad de movimiento de las partículas de un
sistema, pero no producen variación en la cantidad del movimiento total del mismo.
Colisiones y conservación de la energía:
Como se puede las colisiones son parte de nuestra vida cotidiana, hay dos tipos de colisiones: las
elásticas y las inelásticas.
Las colisiones elásticas son aquellas en que la energía cinética total se conserva; por lo que podemos
decir que tanto antes como después de la colisión la energía cinética será la misma. Durante la colisión
parte de la energía cinética inicial se convierte temporalmente en energía potencial a medida que los
objetos se deforman, luego de la deformación máxima viene otra etapa donde los objetos regresan a su
forma original y el sistema tiene la misma cantidad de energía cinética que al principio de la colisión.
También este tipo de colisiones se caracterizan por no generar calor.
a.- Una bola en movimiento golpea una bola en reposo.
b.- Colisión frontal entre dos bolas en movimiento.
c.-Colisión de dos bolas que se desplazan en la misma dirección.
En todos los casos la cantidad de movimiento se transfiere o se redistribuye simplemente sin
perdida ni ganancia.
Las colisiones inelásticas por otra parte tienen la peculiaridad e que la energía cinética no se conserva, los
objetos que se deforman no vuelven a su forma original, este tipo de colisiones comprenden fuerzas no
conservativas como la fricción y a la hora re chocar generan calor. Un tipo muy usual de estas colisiones
es el acoplamiento de los objetos, por ejemplo cuando dos coches chocan o cuando se unen dos vagones
la cantidad de movimiento de distribuye entre la cantidad de masa total, por lo que se demuestra que se
pierde ímpetu (en este ejemplo).
Aunque la energía cinética no se conserve el momentum si se puede conservar.
El vagón de carga de izquierda comparte su cantidad de movimiento con el vagón de carga de la derecha.
Para Descartes, la cantidad de movimiento estaba relacionada con el producto de la materia y la rapidez,
pero su idea de la esencia de la materia no era la masa, sino el volumen. Newton toma y redefine tal
noción, definiendo cantidad de movimiento, o momento lineal como empezó a conocerse; como el
producto de la masa y la velocidad. Esto es el ímpetu de Buridan reinterpretado físicamente y muy
parecido al momento de Galileo ( peso por velocidad).
La tercera ley de Newton conduce directamente al principio fundamental de la conservación del momento
lineal; esta ley nos dice que si se quiere cambiar la cantidad de movimiento de un cuerpo se tiene que
ejercer un impulso sobre él.
La cantidad de movimiento antes y después debe de ser igual para que se cumpla la ley.
2. Desarrollo experimental
En esta práctica simplemente se utilizo una pistolita lanza dardos con un dardo, plastilina e hilos péndulos
de un riel que corre por el techo. Lo que se hizo primero fue pesar el dardo y el péndulo, el cual constaba
de una masa de plastilina, posteriormente se ató al riel ubicado en el techo mediante cuatro hilos que
sostenían a la plastilina de los 4 vértices superiores (nuestro péndulo era cuadrado). Finalmente se
disparó un dardo con el objetivo de que se cumpliese una colisión inelástica.
Se tomó la medida de la longitud recorrida por un hilo tenso que se encontraba por la parte dorsal de la
plasta, de forma que quedase marcado la longitud recorrida. Para hacer esto se trató de evitar la fricción,
por lo que podemos decir que esta fue nula.
Con las fórmulas que especificamos en los resultados pudimos obtener todos los datos del problema, y
resolver finalmente los dos principales objetivos de la práctica.
3. Bibliografía
ALVARENGA, Beatriz y A. MÁXIMO, Física general con experimentos sencillos, Harla, México, 1981,
406-414 pp.
WILSON Jerry. Física 2ª ed. México: 1996 Prettice Hall. 186- 190p.p.
HEWITT Paul. Física conceptual 3ª ed. México: 1999 Addison Wesley. 94-96p.p.
Resumen
En esta práctica se vieron las propiedades de conservación del ímpetu y de la energía presente en el
sistema mediante una colisión inelástica. Asi como también de busco definir si cumple el sistema con la ley
de conservación del ímpetu y/o de la energía.
Luis Villarreal Real
banjo_l@hotmail.com