Laboratorio de Física Practica No. 5 “Choque Bidimensional”

Instituto Politécnico Nacional[pic 1][pic 2]

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas

Laboratorio de Física

Practica No. 5 “Choque Bidimensional”

Pelaez Guzman Oscar

1IM25

Velazco Climaco Jesús Artemio

MATUTINO

21 de febrero de 2020

Mecánica Clásica

Introduccion

El choque se define como la interacción mutua entre dos o más cuerpos, de los cuales al menos uno está en movimiento, produciendo intercambio de momento y energía.

Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente por un impacto, por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.

Un choque suele medirse con un acelerómetro. Esto describe un choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo. La aceleración se puede tomar en unidades de metro por segundo al cuadrado. A menudo, por conveniencia, la magnitud de un choque se mide como un múltiplo de la aceleración de la (gravedad), g, que tiene un valor de 9,80665 m/s2 a nivel del mar. Así, un choque de "20g" es equivalente a aproximadamente 196 m/s2. Un choque puede ser caracterizado por la aceleración máxima, la duración y la forma del pulso de choque (la mitad seno, triangular, etc.)

En una colisión intervienen dos objetos ambos en movimiento que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos están muy cerca entre sí o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. Las fuerzas externas son despreciables, haciendo a las internas principales en la interacción. Las fuerzas de este tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su alto módulo y su breve periodo de acción. Un caso de este tipo de interacción, por ejemplo, es la colisión de dos carros que lleven montados parachoques magnéticos. Estos interactúan incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisión sin contacto.

Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario. Si el choque es perfectamente elástico se conservan tanto el momento lineal como la energía cinética del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan después del choque. Si el choque es perfectamente inelástico (plástico) la energía cinética no se conserva y, como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura.

Según la segunda ley de Newton la fuerza es igual a la variación del momento lineal con respecto al tiempo. Si la fuerza resultante es cero, el momento lineal es constante. Esta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque:

Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal [pic 3] antes de la interacción será igual al momento lineal [pic 4] posterior al choque.

En mecánica newtoniana , para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución como:

Este coeficiente varía entre 0 y 1, siendo 0 el valor para un choque totalmente inelástico o plástico y 1 el valor para uno totalmente elástico.

La mecánica de choque tiene el potencial de dañar, deformar, etc:

• Un cuerpo frágil se puede fracturar. Por ejemplo, dos copas de cristal pueden romperse en caso de colisión una contra el otra. Una cizalla en un motor está diseñada para la fractura con cierta magnitud de choque.
• Un objeto dúctil se puede doblar por una conmoción (deformar). Por ejemplo, una jarra de cobre se puede curvar cuando cae en el suelo.
• Algunos objetos no se dañan por un único choque, pero si se produce fatiga en el material con numerosas repeticiones de choques de bajo nivel.
• Un efecto de choque puede resultar sólo daños menores, que pueden no ser críticos para su uso. Sin embargo, daños menores acumulados de varios efectos de choques, eventualmente resultarán en que el objeto sea inutilizable.
• Un choque puede no producir daño aparente de inmediato, pero podría reducir la vida útil del producto: la fiabilidad se reduce.
• Algunos materiales como los explosivos se pueden detonar con mecánicas de choque o impacto.

Desarrollo

Para la elaboración de este experimento, el grupo se reunió en el laboratorio en una mesa donde con un compresor de aire y un colchón de aire, de misma manera que en la práctica dos donde tomábamos el tiempo que transcurría un “carrito” (partícula A) desde el punto mas alto de un plano inclinado hasta el final de este. En esta practica se hizo el mismo procedimiento, solo que en lugar de medir el tiempo de recorrido del “carrito” medimos las distancias recorridas de la partícula A después de un primer choque con una barra de metal que se encontraba al final del plano inclinado, el cual tenia una longitud de 140cm.

Como primer paso, colocábamos la partícula A en el punto más alto del plano inclinado y encendemos el compresor de aire para que comenzara a andar sobre el plano inclinado. Recabamos dos distancias, una primera distancia que es la que recorre des pues del primer choque con la tira de metal y una segunda distancia cuando ocurre el segundo choque con la tira de metal

Hicimos este procedimiento 25 veces como en las practicas anteriores, en total 50 datos, solo que los dividiremos en dos tablas que identificaremos como “X1” a la primera distancia que recorre la partícula A después del primero choque con la tira de metal al final del plano inclinado; y como “X2”  a la segunda distancia recorrida de la partícula A después del segundo choque:

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