Colisiones

INTRODUCCION

En el presente informe vamos a dar a conocer un fenómeno muy común en la física como son las colisiones, el cual se relaciona en que dos cuerpos chocan, este fenómeno consiste en que un cuerpo con velocidad choca con otro sin velocidad o los dos cuerpos chocan con velocidad distintas de cero, con este informe daremos a conocer cada uno de las diferentes clases de choques y sus características presentadas.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Analizar la colisión elástica e inelástica de dos cuerpos que se mueven sin fricción en una pista de aire.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

 Determinar la cantidad de movimiento de un cuerpo.

 Verificar el principio de conservación de la cantidad de movimiento.

 Comprobar la conservación de la energía en choques elásticos.

 Comprobar la no conservación de la energía en choques inelásticos.

MARCO TEORICO

Cuando dos o más cuerpos se aproximan entre sí, entre ellos actúan fuerzas internas que hacen que su momento lineal y su energía varíen, produciéndose un intercambio entre ellos de ambas magnitudes. En este caso se dice que entre los cuerpos se ha producido una colisión o choque. Es preciso recalcar que, para que se produzca una colisión, no es necesario que los cuerpos hayan estado físicamente en contacto en un sentido microscópico; basta que se aproximen lo suficiente como para que haya habido interacción entre ellos

La característica fundamental de una colisión es que las fuerzas que determinan lo que ocurre durante la misma son únicamente fuerzas internas (de interacción entre los distintos cuerpos que colisionan).

Como consecuencia de este hecho la velocidad del centro de masas del sistema durante la colisión va a ser constante ya que la aceleración del centro de masas es producida únicamente por las fuerzas externas que actúan sobre el sistema.

En una colisión intervienen dos objetos 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 de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su acción intensa y breve. 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 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 inelástico la energía cinética no se conserva y, como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura.

Momento lineal en una colisión

El momento lineal de un sistema de partículas es igual al momento lineal de su centro de masas. Como durante una colisión éste es constante,

En todo choque el momento lineal total del sistema se conserva.

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 constante. Ésta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque:

La ecuación anterior es una ecuación vectorial y como tal hay que utilizarla al analizar un choque entre partículas.

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

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

Para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución como:

Choque en una dimensión. Como las fuerzas que actúan durante el choque son internas, el momento lineal total del sistema se conserva.

Energía

La variación de energía cinética de un sistema de partículas viene dada por:

En una colisión las fuerzas relevantes son las fuerzas internas, por lo que la expresión anterior puede escribirse:

A partir de aquí podemos distinguir dos tipos de colisiones: aquellas en que las fuerzas internas no hacen trabajo y en las que sí que lo hacen.

Choque elástico

Un choque elástico es aquél en que las fuerzas internas no hacen trabajo. De la ecuación anterior se deduce que en este caso la energía cinética del sistema de partículas se conserva durante el choque. Para el caso de una colisión entre dos partículas representado en la figura anterior se tiene entonces:

Un ejemplo típico de colisión elástica lo constituye el choque de las bolas de billar. Puesto que éstas son rígidas no cambian de forma, y por tanto las fuerzas internas no hacen trabajo.

El choque de las bolas de billar es elástico. Durante un choque elástico se conservan el momento lineal y la energía cinética.

MATERIALES

-Manguera y ventilador

-disparador

-riel de aire

-base

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