Conservacion del momento lineal a través del péndulo balístico

I11. Conservación del momento lineal a través del péndulo balístico.^[1]

Iván Danilo Amado Pedraza – 2182422 - Ingeniería de Petróleos.

Daira Milena Cadena Ortega –2191169 - Ingeniería de Petróleos.

 Laura Milena Macabeo Jiménez –2191146 - Ingeniería Metalúrgica.

José Miguel Mantilla Sánchez - 2190217 - Ingeniería Civil.

Laura Antonia Ortegón Rojas –2191152 - Ingeniería de Petróleos.

La verdad se encuentra siempre en la simplicidad, y no en la multiplicidad y confusión de las cosas.

Isaac Newton.

Resumen

En un choque suceden varios fenómenos físicos en cuestión de pocos segundos, entre estos sucesos encontramos la conservación del momento lineal, esto cuando un objeto no se deforma durante el choque y la energía no sé transforma, así como la conservación de la energía mecánica. Para este proyecto se analizó estos dos conceptos entre otros más, mediante un choque entre un balín disparado por un cañón hacia un péndulo, esto es conocido como el péndulo balístico, que en la física es muy importante su uso para el estudio de diversos fenómenos. Se analizó si se conserva el momento lineal o no, el tipo de choque que se presenta entre los dos objetos, y se determinaron las velocidades justo antes y después del choque, para poder realizar esto se tuvo que hacer uso de ecuaciones de energías, de momento lineal y relaciones entre movimiento lineal y angular, concluyendo que varía bastante el momento antes y después del choque, así mismo sus velocidades.

INTRODUCCIÓN

Si la fuerza resultante de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo o sistema es nula, su momento lineal permanece constante (su derivada es igual a 0) en el tiempo, por ende, la cantidad de movimiento total de todo sistema cerrado (o sea uno que no es afectado por fuerzas exteriores, y cuyas fuerzas internas no son disipadoras) no puede ser cambiada y es constante en el tiempo, lo cual es idílico. Siguiendo esta línea, el péndulo balístico entraría a jugar el papel de ser la praxis, dicho de otra manera, la comprobación de este principio, un ejemplo.

En el experimento con un péndulo balístico se tiene una colisión que es perfectamente inelástica, es decir, que presenta una pérdida de la mayor cantidad de energía cinética posible. Sin embargo, la energía cinética final no será igual a 0, ya que se debe conservar el momento del sistema. El péndulo balístico es usado para determinar la velocidad de una bala midiendo el ángulo que lo gira después de que la bala se ha incrustado en él, así el único momento que puede afectar la praxis es el producido por la fricción con el aire.

[pic 2]

Donde el subíndice pr hace referencia al proyectil, pe al péndulo y h la altura que el péndulo alcanza.

En este artefacto, se le dispara un proyectil a un bloque pesado de madera suspendido. Inicialmente, el bloque de madera está en reposo. Después del choque, el proyectil queda incrustado en el bloque. Un poco de energía cinética se transforma en calor y en sonido, y se usa para deformar el bloque. Sin embargo, el momento debe seguir conservándose.

Teniendo este abrebocas, se dice que el péndulo balístico es la comprobación de la conservación del movimiento lineal. Pero ¿cómo aseguro aquello? ¿Cómo aplico lo teórico a lo real? ¿Cuál es el rol de la altura para determinar la rapidez del sistema? ¿Por qué entra la constante de la fuerza gravitacional?

A lo largo de este informe se busca responder a estas preguntas e incluso generar nuevas, desarrollado en seis componentes: Metodología; corresponde a la descripción detallada de la praxis, el tratamiento de datos; donde se muestran los datos tomados y calculados, análisis de resultados, he aquí su importancia, ya que este es el encargado de responder las preguntas planteadas anteriormente, de explicar el por qué e  incluso generar nuevas dudas, las conclusiones; las deducciones a las que se llegaron, y por último las referencias; los documentos y demás en los que se apoyó el informe.

 OBJETIVOS

Objetivo General.

Comprobar la conservación del momento lineal y la energía mecánica con una colisión perfectamente inelástica enmarcada al problema del péndulo balístico.

Objetivos Específicos.

• Medir la velocidad teórica inicial del proyectil.
• Medir la altura máxima que alcanza el sistema proyectil-masa colgante.
• Relacionar el principio de la conservación de la energía mecánica con la altura máxima, para determinar la velocidad con la que sale el proyectil experimentalmente.

METODOLOGÍA        

Materiales:

• Balanza
• Interfaz universal PASCO
• Tablet
• Lanzador
• Fotosensor
• Péndulo
• Trampa
• Sensor rotacional
• Regla
• Cargador
• Calibrador
• 3 masas de diferente tamaño
• Contrapeso

Procedimiento:

El proyecto de investigación se llevará a cabo en 3 fases metodológicas:

Primera Fase: En esta primera fase se hará un montaje del sistema y se identificarán cuáles son los datos constantes y cuáles serán los datos variables, en este caso los datos constantes serán los ángulos que se tomen, el tiempo, la masa del balín y la masa del objeto colgante del péndulo. Y los datos variables serán la velocidad angular, la velocidad lineal, la energía cinética y potencial y el momento lineal.

Segunda Fase: En esta fase se determinará el ángulo máximo y la velocidad en el que el péndulo demora en recorrer este ángulo, para ello se dispara un balín desde un cañón apuntando de manera totalmente horizontal al extremo de la varilla del péndulo del cual cuelga una masa. Se registrarán ambos datos y se procede a realiza nuevamente este mismo procedimiento variando la masa que cuelga del péndulo.

Tercera Fase: En esta fase se realizará el respectivo informe en donde se determinará la velocidad experimental y la velocidad teórica y de igual manera el ángulo y se calculará el porcentaje de error de la toma de datos.

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