CONSERVACION DEL MOVIMIENTO LINEAL-COLISIONES O CHOQUES EN UNA DIMENSION

FISICA

CONSERVACION DEL MOVIMIENTO LINEAL-COLISIONES O CHOQUES EN UNA DIMENSION

Objetivos:

* Comprobar experimentalmente la conservación del movimiento lineal y la conservación de la energía cinética en choques elásticos

* Hallar la rapidez de las esferas después del choque aplicando los teoremas de conservación del movimiento lineal y conservación de la energía.

Marco teórico:

1. Definición de cantidad de movimiento lineal.

2. Enuncie la ley de conservación de la cantidad de movimiento lineal.

3. Explique brevemente que caracteriza un choque totalmente inelástico en una dimensión.

4. Explique brevemente que caracteriza un choque elástico en una dimensión.

5. Situación experimental:

Una esfera de masa m1 se mueve horizontalmente con una velocidad v1 y choca contra otra esfera de masa m2 que se encuentra en reposo. Aplicando los teoremas de conservación del movimiento lineal y de conservación de la energía, halle la velocidad para cada una de las esferas en términos de las velocidades lineales y de m1 y m2. Considere el choque elástico. Las situaciones antes y después del choque se ilustran en la figura.

1. Definición de cantidad de movimiento lineal.

La cantidad de movimiento o momento lineal se refiere a objetos en movimientos y es una magnitud vectorial que desempeña un papel muy importante en la segunda ley de Newton. La cantidad de movimiento combina las ideas de inercia y movimiento. También obedece a un principio de conservación que se ha utilizado para descubrir muchos hechos relacionados con las partículas básicas del Universo. La ley de la conservación de la cantidad de movimiento y la ley de la conservación de la energía, son las herramientas más poderosas de la mecánica. La conservación de la cantidad de movimiento es la base sobre la que se construye la solución a diversos problemas que implican dos o más cuerpos que interactúan, especialmente en la comprensión del comportamiento del choque o colisión de objetos.

Siempre que hablamos de movimiento nos referimos a los conceptos de posición, velocidad y aceleración para describirlo. Y cuando nos referimos a interacciones entre cuerpos siempre hablamos de fuerzas. En forma natural, estos dos hechos físicos, movimiento de un cuerpo y fuerzas que actúan sobre él, se relacionan.

Todos sabemos que un cuerpo en movimiento tiene la capacidad de ejercer una fuerza sobre otro que se encuentre en su camino. Llamaremos momento lineal o cantidad de movimiento a la magnitud que nos permite medir esta capacidad (algunos la llaman momentum).

1. Enuncie la ley de conservación de la cantidad de movimiento lineal.

Hasta ahora hemos hablado de momento lineal analizando el impacto solo de un cuerpo (bola de billar o partícula) sobre otro.

Ampliemos el concepto al choque de varias partículas (o bolas de billar), en lo que llamaremos un sistema de partículas. Para ilustrar el concepto, pensemos en una mesa de billar, donde puede haber varias bolas moviéndose a la vez (las bolas representan partículas). Entonces, llamaremos momento lineal de un sistema de varias partículas (varias bolas de billar, según nuestro ejemplo) a la suma de los momentos lineales de todas ellas.

Debemos notar que, como el momento lineal es un vector, cuando sumamos varios momentos tenemos que hacerlo como vectores, no como simples números.

Cuando algunas de las bolas chocan, sus momentos individuales se alteran: algunas se frenarán, otras se acelerarán.

Conclusiones sobre el momento lineal e impulso

Llamamos momento lineal a la magnitud que nos mide la capacidad que tiene un cuerpo de producir un efecto sobre otro en una colisión.

Llamamos impulso a la variación del momento lineal. Cuando aumentamos el momento lineal de un cuerpo, está recibiendo impulso positivo; cuando disminuimos ese mismo momento lineal, el impulso es negativo.

Principio de conservación del momento lineal: Cuando un sistema de partículas no recibe impulso del exterior, su momento lineal total es constante.

1. Explique brevemente que caracteriza un choque totalmente inelástico en una dimensión

Cuando dos cuerpos chocan puede que parte de la energía que llevan se utilice en deformarlos o bien se disipe en forma de calor, o puede que esta pérdida sea despreciable. Si en un choque se conserva la energía cinética total de las partículas, el choque se considera elástico.

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