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Categories:
Mecànica.
Objectius:
Demostrar la conservación del momento lineal en choques (elásticos e inelásticos) y explosiones, para distintos valores de la masa de los cuerpos involucrados.
Materials:

Carril desmontable de plástico, dos carritos móviles con resortes (para explosiones), imanes en repulsión mutua (choques elásticos y explosiones) y velcros (choques inelásticos). Dos pesas para modificar la masa.

Temps de Muntatge:
Unir las piezas del carril
Descripció:

Se unen las piezas del carril, preferentemente tres para tener 1.5 m de longitud. Se colocan los carritos móviles sobre el carril de manera que puedan deslizarse libremente, chocar entre ellos o con el anclaje fijado al carril. Las posibilidades de choques y explosiones que se pueden realizar son muchas todas ellas mono-dimensionales.

Choques quasi elásticos

Los choques quasi-elásticos se producen haciendo incidir los carritos móviles por la parte donde tienen colocados los imanes repulsivos.

Ejemplos de choques quasielásticos:

  1. Ambos carritos con igual masa dejando uno de ellos fijo en el centro del carril. Dar un impulso al segundo carrito desde el extremo y comprobar que después del choque, el que estaba parado sale con la misma velocidad que llevaba el que incide, mientras que éste se queda en reposo, es decir se intercambian las velocidades.
  2. Ambos carritos con igual masa pero distinta velocidad moviéndose en direcciones opuestas. Los carritos  intercambian sus velocidades
  3. Poniendo las dos pesas en un solo carrito se pueden producir colisiones donde la masa de uno de ellos es mayor que la del otro (3 veces la del otro, ya que la masa de carrito es igual a la de los pesos, 250 g). Dejar uno de ellos fijo en el centro y hacer chocar el otro. Si el que esta fijo es el más pesado, el carrito ligero rebotará con v/2 y el pesado  se moverá con la misma velocidad v/2. Si el que está fijo es el ligero, el pesado reducirá su velocidad a v/2 mientras que el ligero saldrá disparado en la misma dirección a una velocidad 3 v/2, tres veces la del pesado.

Se pueden realizar también choques con distinta masa y ambos carritos en movimiento y observar como la variación entre la velocidad final e inicial de los carritos va en proporción inversa a sus masas.

Choques inelásticos

Los choques inelásticos se producen haciendo incidir los carritos móviles por la parte donde tienen colocados los velcros de manera que después del choque permanecen unidos (choque perfectamente inelástico).

Ejemplos de choques inelásticos:

  1. Ambos carritos con igual masa pero uno de ellos en reposo. Comprobar que después del choque, la velocidad final del conjunto se reduce a la mitad.
  2. Ambos carritos con igual masa y la misma velocidad moviéndose en direcciones opuestas. Los carritos se quedan parados y unidos.
  3. Ambos carritos con igual masa y distinta velocidad moviéndose en direcciones opuestas. El movimiento después del choque sigue la dirección del que mayor velocidad llevaba inicialmente.
  4. Igual que antes, poniendo las dos pesas en un solo carrito se pueden producir colisiones donde la masa de uno de ellos es mucho mayor que la del otro (3 veces la del otro, ya que la masa de carrito es igual a la de los pesos 250 g). Si dejamos el más pesado en reposo en el centro, el conjunto después del choque se moverá con una velocidad cuatro veces menor que la del carrito incidente. Si el que está fijo es el más ligero, el conjunto se moverá casi con la velocidad del carrito incidente, igual a 3/4 v.
  5. Ambos carritos con distinta masa y velocidades iguales. El movimiento después del choque sigue la dirección del que mayor masa llevaba inicialmente.

Se pueden realizar choques también con distinta masa y ambos carritos en movimiento y observar como la velocidad final del conjunto varía en función de las masas y velocidades iniciales.

Explosiones

Las explosiones se simulan comprimiendo los resortes de los carritos y uniéndolos. Al activar el disparador los carritos saldrán en direcciones opuestas y con velocidades en razón inversa al cociente de sus masas, puesto que el momento lineal inicial es nulo.

Ejemplos de explosiones:

  1. Ambos carritos con igual masa. Colocar los dos carritos unidos EXACTAMENTE en el centro del carril. Se puede ver que las velocidades finales coinciden porque ambos carritos llegan a los extremos simultáneamente.
  2. Carritos con distinta masa. El más pesado tendrá una velocidad mucho menor que el ligero. Colocar un peso en uno de los carritos con lo que un carrito tendrá el doble de masa que el otro. Por tanto el ligero adquirirá el doble de velocidad que el pesado. Esto se comprueba colocando el punto de unión de los carritos en la marca de 56 cm del lado del carro pesado. Teniendo en cuenta que los carros miden 17 cm y los topes están a 2 cm del extremo, el carrito pasado recorrerá 56-17-2 = 37 cm, mientras que el ligero recorrerá 150-56-17-2 = 75 cm y llegaran simultáneamente al extremo. (Si el carril es de 100 cm colocarlo a 40 cm del extremo del pesado). En ese caso ambos carritos llegaran al final simultáneamente.
Comentaris:

Conviene ilustrar cada uno de los ejemplos de choque con las expresiones de conservación del momento en la pizarra.

Advertiments:

ATENCIÓN: No acercar los imanes de neodimio de los móviles a memorias o tarjetas magnéticas.

Fitxa: