Universidad de Costa RicaEscuela de FísicaLaboratorio de Física General I (FS0211)Asistente de laboratorio: Melania Campos R.Grupo 012

Pre informe #6Colisiones Elásticas

Fecha de entrega: miércoles 9 de mayo, 2012Estudiante: Javier Francisco Durán Calvo

Carné: B12285

Introducción:

La segunda Ley de Newton ayuda a explicar muchos fenómenos; sin embargo, sus postulados no abarcan lo suficiente como para predecir las reacciones a choques o colisiones entre dos cuerpos, donde influyen fuer -zas muy grandes entre ellos durante un corto tiempo. Para explicar este tipo de fenómenos, se cuenta con el concepto de cantidad de movimiento e impulso; así como la ley de conservación de la cantidad de movi -miento; válida para todo tipo de cuerpos, incluyendo a aquellos que se mueven con una rapidez muy alta (cercana a la velocidad de la luz) y objetos sumamente pequeños (como los constituyentes de los átomos).Los objetivos de esta práctica son: comprobar que en todo tipo de colisión se conserva la cantidad de movi -miento lineal; comprobar que en las colisiones elásticas se conserva la energía cinética; relacionar las varia-ciones en la cantidad de movimiento lineal de dos objetos durante una colisión con la Tercera Ley de New -ton y mostrar la importancia que tiene la determinación de la incertidumbre en la comprobación de la con -servación de la energía en un choque. Marco Teórico:

Una colisión involucra dos o más cuerpos que ejercen durante un corto tiempo fuerzas entre ellos en algún espacio definido. Generalmente ocurren tan rápido que en cuanto los cuerpos entran en contacto el uno con el otro, se separan inmediatamente abandonando la región de impacto o colisión. La cantidad de movi-miento de un sistema se conserva (ley de conservación de la cantidad de movimiento), por lo que la canti-dad de movimiento de un sistema es igual antes y después de una colisión.1

En ausencia de fuerzas exteriores, el sistema compuesto por los dos cuerpos que chocan puede considerar-se aislado. Se conservan por tanto el impulso y la energía total del sistema. Si m1 y m2 son las masas respec-tivas de los cuerpos, v1 y v2 sus velocidades iniciales, y v’1 y v’2 sus velocidades finales, la ley de conservación de la cantidad de movimiento adopta la forma:

m1 v1+m2 v2=m1 v '1+m2 v ' 2(1)Por lo que respecto a la ley de conservación de la energía, existen dos casos: los choques inelásticos y los choques elásticos. Estos últimos son los de nuestro interés y ocurren cuando las deformaciones inducidas en los cuerpos por el choque son transitorias y generan fuerzas recuperadoras de tipo elástico, la energía de deformación se restituye en forma de energía cinética final y la energía cinética es la misma antes y des -pués del proceso:

12m1v12+ 12m2v22=12m1v ' 12+ 12m2v '22(2)

En el caso de que el choque sea central (las velocidades incidentes tienen la dirección de la línea que une los centros de las masas), la velocidad final del primer cuerpo tendrá la misma dirección y sentido que la inicial del segundo, y viceversa. Si, además, las masas son iguales, la velocidad inicial del primer cuerpo es

1 Loría, L. Guía de Laboratorio de Física General I. Universidad de Costa Rica. San José, Costa Rica. 2012. pp. 40-47.

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igual a la velocidad final del segundo (v1 = v’2), y viceversa.2

2 Navarro, F. et al. La Enciclopedia. Volumen IV. Salvat Editores. Madrid, España. 2004. p. 3158.

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