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Choques



Mediante la experiencia descrita anteriormente se logra comprobar en primer lugar, la conservación del momentum lineal, tanto en un choque elastico como plastico, que teóricamente plantea lo siguiente:

“Si no existen fuerzas externas, la cantidad de movimiento total, o bien el momentum lineal total del sistema de dos partículas, se conserva tras la colisión”

En cuanto al choque elastico, se obtienen los siguientes errores porcentuales, correspondientes a cada una de las variables involucradas en las mediciones, estos son:

E% veloc=5,175
E%moemtum=
E% Energ=0
E%imp=0,865

Estos errores se pueden atribuir a una serie de factores presentes al momento de realizar la experiencia, los cuales son, falla humana al inicio de la medición; la incertidumbre de los instrumentos utilizados, tales como la balanza; la fuerza de roce, que si bien se trata de disminuir mediante el colchón de aire, nunca es cien por ciento nula, ademas de la correcta nivelación del riel para eliminar las fuerzas externas y de esta forma crear las condiciones propicias para que se cumpla la ley de conservación del momentum lineal, entre otros.



Para este caso, choque elastico, se logra comprobar que la cantidad de movimiento se conserva, (ver grafico P), ya que el móvil uno parte con una cierta velocidad v1, mientras el móvil dos esta en reposo, luego del impacto, el móvil dos adquiere velocidad v2 y el primero queda en estado de reposo. Al comparar lasdiferencias de velocidades de ambos móviles antes y después del choque, se obtiene un error porcentual, ya antes mencionado, el que es muy pequeño. En consecuencia, se comprueba, luego de calcular las respectivas cantidades de movimientos, que el momentum total del sistema se conserva, coincidiendo con el planteamiento teórico, esto es:

Luego,



Luego de comprobar que la cantidad de movimiento permanece constante, también lo hace el Impulso, pues:

Notar que la ecuación del momentum puede ser escrita de la forma:

Donde se observa una relación inversamente proporcional entre las masas y la variación de velocidad correspondiente a cada una de ellas.

Y como en esta se etapa se considera m1=m2, se tiene lo siguiente:

Lo que nos dice que en una colisión unidimensional elastica, la velocidad relativa de acercamiento antes del la colisión es igual a menos la velocidad relativa de separación después de la colisión, sin importar cuales sean las masas de los móviles en cuestión.

Otro comportamiento importante es el que experimentan las fuerzas presentes en el sistema al momento de la colisión. Teóricamente en el instante de la colisión el móvil uno, debiera ejercer una fuerza de magnitud F sobre el móvil dos, y el móvil dos, ejerce una fuerza de magnitud F sobre el móvil uno, siendo estas fuerzas de igual magnitud pero de sentido contrario.



F=-F

Experimentalmente se comprueba lo anterior, al comparar los valores de lasfuerzas ejercidas por cada móvil, obtenidos en la etapa de discusión y analisis, se llega a un error porcentual muy pequeño, y se consideran fuerzas de igual magnitud pero se sentido contrario.
De esta manera se concluye que para un choque elastico se cumple la tercera ley de Newton, o principio de acción y reacción.

Por otro lado, al analizar el comportamiento de la energía cinética del sistema, se debe considerar que por definición la energía cinética en una colisión elastica se conserva, ya que se desprecian todas las demas formas de energía y sólo se considera la energía mecanica, que en este caso es igual a energía cinética, lo que teóricamente significa:

Empíricamente el E% fue 0, por ende la energía cinética antes de la colisión es la misma que después de la colisión, esto mismo queda expresado en el grafico de energía cinética versus tiempo.
En consecuencia, se asemeja con lo que teóricamente debería ser el comportamiento de la energía cinética en un choque perfectamente elastico.

Ademas cabe destacar que cuando el móvil uno impacta al móvil dos, que inicialmente se encuentra en reposo, el primer móvil queda detenido y el segundo comienza a moverse, siendo en ese instante, el momento de la colisión donde ocurre el traspaso de energía cinética de un móvil a otro.
En consecuencia, la energía cinética en un choque perfectamente elastico se conserva, y se traspasa de un móvil a otro al momento de la colisión.

Finalmente apartir de los analisis realizados, para el choque plastico, se obtienen los siguientes errores porcentuales, de cada una de las variables involucradas al momento de realizar la experiencia:

E% veloc=5,175
E%moemtum=
E% Energ=0
E%imp=0,865

Estos errores, se atribuyen nuevamente a los factores, que fueron descritos con anterioridad, tales como; fallas humanas, incertidumbre de los instrumentos, fuerza de roce, nivelación del riel de aire, ademas de errores propios del experimento.

Nuevamente en esta etapa se logra comprobar que la cantidad de movimiento total del sistema se conserva, ya que la suma de las variaciones de cantidad de movimiento de ambos cuerpos, se acerca de manera considerable a cero, donde la diferencia que existe se atribuye a los errores antes mencionados.

Concluyendo así, que el momentum lineal en un choque perfectamente inelastico se conserva, y permanece constante, coincidiendo con el planteamiento teórico de la ley de conservación del momentum.

Como en este caso se habla de un choque perfectamente inelastico, las partículas quedan unidas luego de la colisión, alcanzando la misma velocidad vf. Como las masas y las variaciones de velocidades correspondientes, son inversamente proporcionales, se mantiene constante el momentum lineal del sistema. ………………………………………………………………………………………………………………..

Ademas se observa que, al igual que en el caso anterior, si la cantidad de movimiento permanece constante, el impulsotambién lo sera.

En relación al comportamiento que tienen las fuerzas que actúan entre los móviles, teóricamente, se debería cumplir el principio de acción y reacción.
Esto se verifica mediante el analisis del (grafico F), donde se obtienen los valores de las fuerzas que cada uno de los móviles ejercen sobre el otro, siendo muy similares, pero de sentido contrario. En consecuencia se cumple el principio de acción y reacción para una colisión perfectamente inelastica.

No se debe olvidar el comportamiento que experimenta la energía cinética en un choque plastico, que teóricamente no se debería conservar, pues al momento de la colisión se espera que se transforme en otros tipos de energía, como por ejemplo, elastica, ruido, o bien se pierda en la fricción.
Experimentalmente, luego del analisis del grafico de energía cinética obtenido (ver grafico energy), se nota una gran diferencia en relación a la energía cinética total inicial del sistema y la energía cinética final. Al ser mayor la energía cinética final que la inicial, se considera como una pérdida de energía. Dicha pérdida, como fue mencionado anteriormente, corresponde a la transformación de energía cinética en energía potencial elastica, o también puede ser bien ruido.



En consecuencia, la energía cinética en una colisión plastica, no se conserva, mas bien la diferencia se transforma en otros tipos de energía.

Centro de masa…sumatoria de fuerzas cero, veloc pendiente cero




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