Mecánica

Cuna de Newton

Observa cómo la cantidad de movimiento pasa por la fila hasta la bola del extremo.

Cuna de Newton — simulación interactiva de Mecánica. Observa cómo la cantidad de movimiento pasa por la fila hasta la bola del extremo. Laboratorio virtual de física gratuito en el navegador con mediciones SI en vivo y un tutorial guiado.

Cuna de Newton

Una fila de bolas iguales transfiere cantidad de movimiento mediante colisiones casi elásticas: la bola del extremo sale mientras las demás apenas se mueven.

Cuando la bola del extremo golpea la fila, la cantidad de movimiento viaja por la cadena de contactos. En el caso ideal, la última bola sale con casi toda la cantidad de movimiento mientras las interiores permanecen casi inmóviles.

• Momento conservado a lo largo de la fila
• Contactos casi elásticos

Resumen de la investigación

Planifica la pregunta antes de abrir el laboratorio

El resumen refleja la página prerenderizada: la pregunta guía, las predicciones contrapuestas, los roles de las variables, las leyes que rigen, la preparación y las indicaciones de análisis y extensión permanecen visibles y en este orden.

Pregunta guía

Si tira de la primera bola hacia atrás hasta una altura de liberación h y la deja oscilar hacia la fila, ¿qué determina qué tan rápido sale volando la última bola?

Predicciones a evaluar

• La bola lejana sale aproximadamente con la misma velocidad que la primera bola en el momento del impacto.
• La bola lejana sale más lentamente, ya que las bolas del medio absorben parte del movimiento.
• La bola lejana sale más rápido que la velocidad de impacto de la primera bola.

Roles de las variables

Lo que configuraste:

• Masa de bola (kg)
• Altura de liberación (m)

Lo que mides:

• PE de liberación (J)
• Velocidad de salida del balón lejano (m/s)

Cómo se desarrolla la investigación

1. Abra el ajuste preestablecido Newton's Cradle en la zona de pruebas.
2. Arrastre la bola más a la izquierda hacia afuera y hacia arriba para establecer una altura de liberación, luego lea qué tan alto se encuentra por encima de su punto de descanso.
3. Suelte la pelota y déjela oscilar hacia la fila de pelotas en contacto. Observe qué bolas salen volando por el otro lado y qué tan alto se balancean.

Ecuación rectora

Energía potencial gravitacional — PE = m·g·h

La bola retirada almacena energía equivalente a su peso multiplicado por cuánto la levantó por encima de su punto de reposo; esto es lo que impulsa toda la reacción en cadena una vez liberada.

Energía cinética — KE = ½·m·v²

A medida que la bola liberada desciende, su PE almacenado se convierte en KE; en la parte inferior, ese KE es lo que pasa casi por completo a la bola lejana a través de la cadena de colisiones.

Lo que la hoja de trabajo imprimible les pide a los estudiantes que resuelvan

• Para cada fila, calcule la PE de liberación (mgh) y el KE de impacto que la primera bola debería tener justo antes de llegar al punto más bajo de su recorrido (½mv², usando su velocidad de salida medida como v). Espere que su velocidad de salida medida resulte unos pocos puntos porcentuales por debajo del valor ideal √(2gh); cada colisión de la cadena pierde una pequeña cantidad de energía, así que una lectura dentro de aproximadamente un 10% del valor ideal confirma la predicción. ¿Cómo se comparan las dos energías?
• Utilizando la conservación del momento y de la energía cinética para una cadena de masas iguales, explique por qué la bola lejana sale con (aproximadamente) la velocidad de impacto de la primera bola, mientras que las bolas intermedias apenas se mueven.

Dónde aparece esto más allá del laboratorio

• ¿Por qué las bolas del medio apenas se mueven, aunque el impulso del choque las atraviesa a todas?
• En la zona de pruebas, ¿la bola lejana alguna vez se balancea exactamente tan alto como la altura de liberación? ¿Qué le dice la brecha (si la hay) sobre cuán elásticas son realmente las colisiones?

• AP Physics 1 — Unit 4: Linear Momentum
• AP Physics C: Mechanics — Unit 4: Linear Momentum
• IB Physics — A.2 Forces and momentum
• General High School Physics — Momentum & collisions
• NGSS High School Physics — Conservation of momentum
• Middle School Physical Science — Newton's third law and collisions

1. Bienvenido a la cuna de Newton
2. Pulsa Reproducir
3. Selecciona la primera bola
4. Cantidad de movimiento por la fila
5. Abre los datos
6. ¡Lo lograste!

Abre la simulación interactiva para construir la escena, presiona Play y explora con mediciones en tiempo real y un tutorial guiado.

Abrir laboratorio interactivo →

Descargar ficha de laboratorio →

Conservación de la cantidad de movimiento