2015 - tp 5 - riel de aire

8/19/2019 2015 - TP 5 - Riel de Aire

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TRABAJO PRÁCTICO 5

Tema: Experiencia con el riel de aire

Integrantes:• Aguado Aranguren, Ma Laura• Barifo Telayna, Paula• uarino, E!ir Luciano

Docente: "il#ia iorgi

Horario: Mar$e% de &' a &( )%

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Objetivos:

• *i%uali+ar experiencia% de con%er#acin y #ariacin de la can$idad de!o#i!ien$o lineal en %i%$e!a% -.%ico% -or!ado% por uno o do% !#ile%

• Anali+ar la% experiencia% cuali$a$i#a!en$e/

• Poner a prue0a la aproxi!acin del i!pul%o en experienciacuan$i$a$i#a%/

• 1e$er!inar lo% $ipo% de c)o2ue a par$ir de an3li%i% energ4$ico%cuan$i$a$i#o% y del c3lculo de lo% coecien$e% de re%$i$ucin/

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Experiencias Cualitativas. Variación y conservación e la Cantia

e !ovimiento "ineal/

I!por$an$e6 con$rolar 2ue el riel de aire %e encuen$re a ni#el en $oda% la%experiencia%/

Dispositivos: Riel de aire, carri$o%, acce%orio%

Experiencia 1:

7i#elar el riel de aire/ Colocar un carri$o %o0re el !i%!o/ "i no %e aplicaninguna -uer+a %o0re el carri$o en la direccin del riel no )ay ro+a!ien$o, porel principio de inercia/

Experiencia 2:

Colocar un carri$o %o0re el riel, pre%ionarlo )ori+on$al!en$e con una0anda el3%$ica %u8e$a a un ex$re!o del riel y %ol$arlo de !anera 2ue, ale8ercer la 0anda el3%$ica una -uer+a %o0re el carri$o duran$e un in$er#alo de$ie!po, el !i%!o ad2uiera una cier$a can$idad de !o#i!ien$o/

• 9:u4 ocurre !ien$ra% ac$;a la -uer+a e8ercida por la 0anda el3%$ica<

La #elocidad del carri$o 2ueda con%$an$e, ya 2ue al llegar a un ex$re!o,%e le aplica una -uer+a, con un %en$ido, lo !i%!o ocurre cuando llega alo$ro ex$re!o, %e aplica o$ra -uer+a %o0re el carri$o, pero e%$a e% opue%$a a

la direccin en la 2ue e%$e #enia/

• 9:u4 ocurre cuando de8a de ac$uar la -uer+a<

Cuando de8a de ac$uar la -uer+a, no exi%$e aceleracin %o0re el cuerpo,por lo 2ue %igue en !o#i!ien$o a #elocidad con%$an$e =$a!poco %ede%acelera por2ue con%idera!o% nulo el ro+a!ien$o con el riel de aire>)a%$a llegar a la 0anda el3%$ica opue%$a/ En e%e !o!en$o %e de%acelerapara luego ad2uirir una aceleracin en %en$ido con$rario/

• 9Por 2u4 no %e !ue#e el riel !ien$ra% e%$3 ac$uando la -uer+a de la0anda el3%$ica<

El riel no %e !ue#e, de0ido a la -uer+a de ro+a!ien$o 2ue e%$e e8erce%o0re el lugar donde e%$3 apoyado, %i la experiencia )u0ie%e %ido %o0re un0lo2ue de )ielo, el coecien$e de ro+a!ien$o e% 0a8o, y el riel %e !o#er.aen direccin con$raria a la e8ercida por la% 0andi$a% el3%$ica%/

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Experiencia 3:

Colocar ? carri$o% a lo% 2ue %e )an %u8e$ado 0anda% el3%$ica% en-ren$ada% ypre%ionar un carri$o con$ra el o$ro/ Encon$r3ndo%e a!0o% carri$o% en repo%o%ol$arlo% para li0erar el %i%$e!a/

Terica!en$e, puede anali+ar%e 2ue el Cen$ro de Ma%a del %i%$e!a -.%ico-or!ado por lo% do% carri$o% %e !an$iene con%$an$e/ Tienen la !i%!a !a%a,en$once% el cen$ro de !a%a an$e% de %ol$arlo% %e encon$rar.a en el !edio del

%i%$e!a/ Cuando 4%$o% %e %uel$an, la con%er#acin de la can$idad de!o#i!ien$o lineal =p> de!o%$rar.a 2ue lo% carri$o% ad2uieren la !i%!a#elocidad, por lo 2ue %e ale8an en la !i%!a proporcin del cen$ro de !a%a2ue %e !an$iene en el !i%!o lugar/

En la pr3c$ica, lo% carri$o% no ad2uieren la !i%!a #elocidad, 2ui+3% por unadi-erencia en lo% el3%$ico% u$ili+ado% en cada carri$o, 2ue no e8ercen la !i%!a-uer+a/

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Experiencias Cuantitativas.

I!por$an$e6 Recordar 2ue %e de0e con$rolar 2ue le riel de aire %e encuen$re ani#el en $oda% la% experiencia%/

Dispositivos: Riel de aire, Carri$o%, Acce%orio%Cuando do% cuerpo% & y ? coli%ionan, la in$en%idad del i!pul%o de la%

-uer+a% de0ido al c)o2ue e% !uc)o !ayor 2ue la del i!pul%o de cual2uiero$ra -uer+a ex$erna ac$uando %o0re alguno de ello%/ E%$o e% lo 2ue en -.%icade la% coli%ione% %e deno!ina Aproximación del impulso.

A #ece% para e%$udiar el -en!eno del c)o2ue, re%ul$a con#enien$e$o!ar %i%$e!a -.%ico a lo% do% cuerpo% 2ue coli%ionan de !anera 2ue la%-uer+a% de c)o2ue %ean in$erna%/ En e%$o% ca%o%, $eniendo en cuen$a

Aproximación del impulso %e puede ad!i$ir 2ue la can$idad de !o#i!ien$olineal del %i%$e!a e% la !i%!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue/ 1ic)acon%ideracin e% de %u!a i!por$ancia en la co!pren%in de la din3!ica dela% coli%ione%, y puede expre%ar%e !a$e!3$ica!en$e %eg;n la %iguien$erelacin #3lida para un in%$an$e an$e% y o$ro de%pu4% de la coli%in/

´ Pinicial=´ P final

m1

v́1+m2 v́2=m1 ú1+m2ú2

"iendov́1 y

v́2 la% #elocidade% in!edia$a!en$e an$e% del c)o2ue y

ú1

y ú2 la% #elocidade% luego de la coli%in/

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Debido a cuestiones de tiempo se han suministrado los valores de las

masas, las velocidades iniciales y fnales de los 2 carritos

Experiencia #:

En e%$a experiencia lo% carri$o% de0en $ener !a%a% di-eren$e% de !odo 2ue6m

2>m1

En el in%$an$e inicial el carro ? e%$ar3 en repo%o !ien$ra% 2ue el & de0er3 %eri!pul%ado aplic3ndole una -uer+a !uy pe2ue@a duran$e un in$er#alo de$ie!po cor$o de !anera 2ue ad2uiera #elocidad 0a8a/ /

Datos6

m1=199.87 g

m2=300.69 g

|v́1|=0.12m

s |v́2|=0

m

s

|ú1|=0.018m

s |ú2|=0.092

m

s

Cuestiones:

9"e con%er#a la can$idad de !o#i!ien$o an$e% y de%pu4% del c)o2ue<"i no e% a%., 9Cu3l puede %er el !o$i#o de la% di%crepancia%<

Anali+ar el $ipo de c)o2ue 2ue %e produ8o calculando la #ariacinporcen$ual de la energ.a cin4$ica duran$e el c)o2ue y el coecien$e dere%$i$ucin

K =−u

2 x−u1 x

v2 x−v1 x

1onde x e% la direccin de la% -uer+a% de c)o2ue/

• "acar conclu%ione% acerca de la #ariacin porcen$ual de la can$idad de!o#i!ien$o lineal del %i%$e!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue, y del $ipode c)o2ue 2ue %e produ8o a $ra#4% de la #ariacin porcen$ual de laenerg.a cin4$ica y del #alor de /

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Experiencia $:

En e%$e ca%o la% !a%a% de lo% carri$o% de0er3n cu!plir la condicin6

m1>m2

1e -or!a de reali+ar%e o0%er#acione% %o0re la con%er#acin de la can$idadde !o#i!ien$o cuando $oda% la% #elocidade% $ienen el !i%!o %en$ido/"iguiendo el !i%!o procedi!ien$o 2ue la experiencia &/

Datos:

m1=300,69 g

m2=199.87 g

|v́1|=0.29 ms |v́2|=0 ms

|ú1|=0.064 m

s |ú2|=0.34

m

s

Cuestiones:

9"e con%er#a la can$idad de !o#i!ien$o an$e% y de%pu4% del c)o2ue<

"i no e% a%., 9Cu3l puede %er el !o$i#o de la% di%crepancia%<


K =−u

2 x−u1 x

v2 x−v1 x


• "acar conclu%ione% acerca de la #ariacin porcen$ual de la can$idad de

!o#i!ien$o lineal del %i%$e!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue, y del $ipode c)o2ue 2ue %e produ8o a $ra#4% de la #ariacin porcen$ual de laenerg.a cin4$ica y del #alor de /

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Experiencia %:

E%$a experiencia e% %i!ilar a la% an$eriore%, pero en e%$e ca%o la% !a%a% delo% carri$o% de0er3n cu!plir la condicin de %er iguale%

m1=m2

Datos:

m1=m2=300,6 g

|v́1|=0.24 m

s |v́2|=0

m

s

|ú1|=0m

s |ú2|=0.22

m

s

Cuestiones:



K =−u

2 x−u

1 x

v2 x−v1 x


• "acar conclu%ione% acerca de la #ariacin porcen$ual de la can$idad de!o#i!ien$o lineal del %i%$e!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue, y del $ipode c)o2ue 2ue %e produ8o a $ra#4% de la #ariacin porcen$ual de la

energ.a cin4$ica y del #alor de /

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Experiencia &:

En el in%$an$e inicial, el carro ? e%$ar3 en repo%o !ien$ra% 2ue el carro &de0er3 %er i!pul%ado aplic3ndole una -uer+a pe2ue@a duran$e un cor$oin$er#alo de $ie!po/

Datos:

m1=192.82 g

m2=290.44 g

|v́1|=0.34 m

s |v́2|=0

m

s

|ú1

|=0.08

m

s |ú2

|=0.15

m

s

Cuestiones:


Anali+ar el $ipo de c)o2ue 2ue %e produ8o calculando la #ariacinporcen$ual de la energ.a cin4$ica duran$e el c)o2ue y el coecien$e de

re%$i$ucin K =

−u2 x−u1 x

v2 x−v1 x


• "acar conclu%ione% acerca de la #ariacin porcen$ual de la can$idad de!o#i!ien$o lineal del %i%$e!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue, y del $ipode c)o2ue 2ue %e produ8o a $ra#4% de la #ariacin porcen$ual de laenerg.a cin4$ica y del #alor de /

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Experiencia ':

Colocar lo% carri$o% %o0re el riel, lo% carri$o% pueden $ener !a%a% iguale% ono/ En el in%$an$e inicial el carro ? de0er3 e%$ar en repo%o !ien$ra% 2ue elcarro & de0er3 %er i!pul%ado aplic3ndole una -uer+a pe2ue@a duran$e un

in$er#alo de $ie!po cor$o/

Datos:

m1=199.80 g

m2=290.68g

|v́1|=0.09m

s

|ú f |=0.04 ms

Cuestiones:


Anali+ar el $ipo de c)o2ue 2ue %e produ8o calculando la #ariacin

porcen$ual de la energ.a cin4$ica duran$e el c)o2ue y el coecien$e dere%$i$ucin

K =−u

2 x−u1 x

v2 x−v1 x


• "acar conclu%ione% acerca de la #ariacin porcen$ual de la can$idad de!o#i!ien$o lineal del %i%$e!a an$e% y de%pu4% del c)o2ue, y del $ipode c)o2ue 2ue %e produ8o a $ra#4% de la #ariacin porcen$ual de la

energ.a cin4$ica y del #alor de /

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C(lculos

Experiencia #:

Luego del c)o2ue, el carri$o & re0o$a/ Por lo $an$o, ca!0ia el %en$ido del!o#i!ien$o/ El carri$o ? %e !ue#e en %en$ido del c)o2ue/

PI !& ⃗ v1 !? ⃗ v2 &DD/Fg / '/&?!G% (''/HDg / ' ?(/D 7/%

P- !& ⃗ u1 !? ⃗ u2 &DD/Fg / ='/'&!G%> (''/HDg / '/'D?!G% ?/&7/%

La can$idad de !o#i!ien$o no %e con%er#a

k =−

u2 x−

u1 xv2 x−v1 x

=−0.092+0.018−0.12

=0.92

∆ P x

P ix∙100=

24.1−23.98

23.98∙100=0.5 K

Eci=1

2∗m1∗(v1 x)

2=1.44gr

m2

s2

Ecf =1

2∗m

1∗(u1 x)

2

+1

2∗m

2∗(u2 x )

2

=1.30 gr m

2

s2

∆ Ec

E ci∗100=−9.32

Experiencia $:

1e%pu4% de c)ocar, el carri$o & %igue en la !i%!a direccin y la #elocidadcon%er#a el %en$ido/ El carri$o ? %e !ue#e en el !i%!o %en$ido 2ue el carri$o&/

PI !& ⃗ v1 !? ⃗ v2 (''/HDg / '/?D!G% &DD/Fg / ' F/? 7/%

P- !& ⃗ u1 !? ⃗ u2 (''/HDg / '/'H!G% &DD/Fg / '/(!G% F/? 7/%

La can$idad de !o#i!ien$o %e con%er#a/

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k =−u

2 x−u1 x

v2 x−v1 x=−0.34−0.064

−0.29=0.95

∆ P x

P ix∙100=0 K

Eci=1

2∗m

1∗(v1 x)

2

=12.64gr m

2

s2

Ecf =1

2∗m1∗(u1 x)

2+1

2∗m2∗(u2 x )

2=12.16 gr

m2

s2

∆ Ec

E ci∗100=−3.76 K

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Experiencia %:

Al c)ocar, el carri$o & 2ueda en repo%o, !ien$ra% 2ue el carri$o ? %e !ue#e

en la direccin en la 2ue -ue golpeado/PI !& ⃗ v1 !? ⃗ v2 (''/Hg / '/?!G% (''/Hg / ' F?/& 7/%

P- !& ⃗ u1 !? ⃗ u2 (''/Hg / ' (''/Hg / '/??!G% HH/&( 7/%


k =−u2 x−u1 x

v2 x−v1 x=−0.22

−0.24=0.92

∆ P x

P ix∙100=

66.13−72.14

72.14=−8.33 → Pérdida por la fuerzade rozamiento .

Eci=1

2∗m

1∗(v1 x )

2

=8.66gr m

2

s2

Ecf =1

2∗m2∗(u2 x )

2=7.27 gr

m2

s2

∆ Ec

Ec i∗100=−15.97 K

Experiencia &:

PI !& ⃗ v1 !? ⃗ v2 &D?/?g / '/(!G% ?D'/g / ' H5/H 7/%

P- !& ⃗ u1 !? ⃗ u2 &D?/?g / '/'!G% ?D'/g / '/&5!G% 5D 7/%


k =−u2 x−u1 x

v2 x−v1 x=−0.15−0.08

−0.34=0.21

∆ P x P ix

∙100=59−65.665.6

=−10.06

Eci=1

2∗m

1∗(v1 x)

2

=11.14gr m

2

s2

Ecf =1

2∗m1∗(u1 x)

2+1

2∗m2∗(u2 x )

2=3.88 gr

m2

s2

∆ Ec

Eci∗100=−65.15

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Experiencia ':

PI !& ⃗ v1 !? ⃗ v2 &DD/g / '/'D!G% ?D'/g / ' &F/D 7/%

P- !& ⃗ u1 !? ⃗ u2 &DD/g / '/'!G% ?D'/g / '/'!G% &D/H& 7/%


k =−u2 x−u1 x

v2 x−v1 x=−0.04−0.04

−0.09=0

∆ P x

P ix∙100=

19.61−17.98

17.98=9.07

Eci=1

2∗m

1∗(v1 x)

2

=0.81gr m

2

s2

Ecf =1

2∗(m1+m2)∗(u fx )

2

=0.39gr m

2

s2

∆ Ec

E ci∗100=−51.51

Conclusiones e las Experiencias Cuantitativas:

Conclusión de la experiencia 1

La variación porcentual de la cantidad de movimiento lineal observada es muy

pequeña, lo cual se corrobora con la teoría ya que al no haber fuerzas externasactuando, el impulso de la fuerza debe ser 0, lo cual indica que la cantidad demovimiento lineal inicial y final debe ser la misma, es decir, debe conservarse. A su vez,esto se verifica con el valor del coeficiente de restitución el cual es muy cercano a indicando que el choque es moderadamente el!stico.

Adem!s, la variación porcentual de la ener"ía cin#tica es relativamente pequeña, locual tambi#n se corrobora con la teoría ya que al ser un sistema en el cual act$an$nicamente fuerzas conservativas, y al tratarse de un choque moderadamente el!stico,la variación de la ener"ía cin#tica debe ser 0.

Las pequeñas discrepancias existentes se deben a la nivelación del riel que nunca

es perfecta y a la acción de la fuerza de rozamiento que, si bien se la trata de disminuir lo m!ximo posible, nunca es 0.


La cantidad de movimiento lineal inicial, es i"ual a la cantidad de movimiento linealfinal, esto quiere decir, que la cantidad de movimiento se conserva. A su vez, esto severifica con el valor del coeficiente de restitución el cual es muy cercano a indicandoque el choque es moderadamente el!stico.

La variación porcentual de la ener"ía cin#tica es relativamente pequeña, por lo cualtambi#n puede decirse que hay conservación de la ener"ía cin#tica nuevamente.

Las pequeñas discrepancias existentes se deben a la nivelación del riel que nuncaes perfecta y a la acción de la fuerza de rozamiento que, si bien se la trata de disminuir lo m!ximo posible, nunca es 0.

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La variación porcentual de la cantidad de movimiento lineal observada es muypequeña %observ!ndose una mayor discrepancia en la tercera medición pero no muy"rande& por lo cual puede decirse que la cantidad de movimiento lineal se conserva. Asu vez, esto se verifica con el valor del coeficiente de restitución el cual es muy cercanoa indicando que el choque es moderadamente el!stico.

La variación porcentual de la ener"ía cin#tica es relativamente pequeña%observ!ndose una mayor discrepancia en la tercera medición&, por lo cual tambi#npuede decirse que hay conservación de la ener"ía cin#tica.

Las pequeñas discrepancias existentes se deben a la nivelación del riel que nuncaes perfecta y a la acción de la fuerza de rozamiento que, si bien se la trata de disminuir lo m!ximo posible, nunca es 0. Adem!s, en este caso, la discrepancia ocasionada por la tercera medición puede deberse a la aplicación de una fuerza externa "rande alempu'ar el carrito con mayor velocidad.

Conclusión de la experiencia 4La variación porcentual de la cantidad de movimiento lineal observada es "rande,

por lo cual puede decirse que la cantidad de movimiento lineal no se conserva. A suvez, esto se verifica con el valor del coeficiente de restitución el cual est! m!s próximoa 0 que a indicando que el choque es inel!stico.

(in embar"o, la variación porcentual de la ener"ía cin#tica es mayor con respecto ala experiencia ). *sto se debe a que, al no utilizarse las banditas que acumulan ener"íapotencial el!stica para lue"o transformarla en ener"ía cin#tica, el choque que seproduce es inel!stico, esto puede corroborarse comparando los valores del coeficientede restitución en ambas experiencias y notando que en este caso es menor.


La variación porcentual de la cantidad de movimiento lineal observada es muypequeña, por lo cual puede decirse que la cantidad de movimiento lineal se conserva. Asu vez, esto se verifica con el valor del coeficiente de restitución el cual es 0, por lo quepodemos decir que el choque es completamente inel!stico.

(in embar"o, la variación de la ener"ía cin#tica, es menor a 0 por lo cual el choquees pl!stico.

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