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• Cristian Israel Condori Paiva

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Laboratorio de Física Práctica Nº9

Colisiones

Nombre: Mauricio Camacho Alarcón Grupo: Lunes 9:15 – 10:45 Fecha de Realización de la Práctica: 16 de Noviembre de 2009 Fecha de Entrega: 23 de Noviembre de 2009 Número de Celular: 72015344 Número Telefónico: 2770395

LA PAZ – BOLIVIA COLISIONES 1. OBJETIVOS:   

Estudiar las características del choque bidimensional entre dos partículas. Verificar la Conservación de la cantidad de Movimiento. Analizar la conservación de la energía total.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO: La “Cantidad de Movimiento lineal” es el producto de la masa de una partícula por su velocidad, que es una magnitud vectorial que tiene la misma dirección y sentido que el vector velocidad y está dada por: P = mv (1) Para un sistema de partículas, la cantidad de movimiento total es igual a la suma vectorial de las cantidades de movimiento de cada una de las partículas. Conservación de la Cantidad de Movimiento Cuando sobre el sistema no actúan fuerzas externas o la resultante de las fuerzas externas (o fuerza neta) es nula, la cantidad de Movimiento total del sistema permanece constante, tanto en magnitud como en dirección y sentido. Por la segunda ley de Newton: Fneta = ma = m

dv dt

A velocidades ordinarias, es decir, a velocidades mucho menores que la de la luz (tal es el caso de las velocidades que manejamos en la mecánica newtoniana), la masa es constante, por lo que podemos escribir: Fneta =

d ( mv ) dt

Pero mv es la cantidad de movimiento p, por lo cual, la anterior ecuación es: Fneta =

dp dt

(2)

La (2) expresa la 2º Ley de Newton en forma más general: Si sobre el sistema no actúan fuerzas externas o si al resultante (o fuerza neta) actuante sobre el sistema es nula, esto es, si Fneta = 0, de la (2) podemos ver que: dp =0 dt

Es decir que la derivada de la cantidad de movimiento p respecto del tiempo es nula, lo cual significa que p no varia en el tiempo, esto es: P = cte (3) La ecuación (3) expresa la conservación de la cantidad de movimiento enunciada en el primer párrafo de esta sección. La ecuación de conservación de la cantidad de movimiento lineal puede expresarse también como: Pi = Pf

(4)

Ecuación que expresa que la cantidad de movimiento inicial de un sistema de partículas es igual a la cantidad de movimiento final cuando sobre el mismo no actúan fuerzas externas o bien cuando la resultante de las fuerzas es nula. Es importante señalar que la ecuación (4) es una ecuación vectorial, razón por la cual se desglosa en dos ecuaciones para un sistema de partículas que se mueve en el plano: Pix = Pfx (5) Piy = Pfy Colisiones o choques Una colisión o choque es la interacción de dos partículas en un tiempo extremadamente corto, durante el cual actúan fuerzas impulsivas de gran magnitud. Desafortunadamente es muy difícil medir estas fuerzas, de manera que usualmente sólo se observan sus efectos y se miden los cambios de velocidad que experimentan las partículas después de la colisión. A los fines de simplificar el estudio de éstas interacciones se hace una clasificación de las colisiones en tres tipos, las cuales son: a) Choque perfectamente elástico Características:

  

Se conserva la cantidad de movimiento Se conserva la energía cinética Coeficiente de restitución igual a la unidad (e=1)

b) Choque perfectamente inelástico Características:  Se conserva la cantidad de movimiento  No se conserva la energía cinética  Velocidad común después del choque (los cuerpos permanecen unidos después de la colisión)  Coeficiente de restitución igual a cero (e=0) c) Choque inelástico Características:  Se conserva la cantidad de movimiento  No se conserva la energía cinética  Coeficiente de restitución entre cero y la unidad (0