Colisiones elásticas y conservación del momento
1 · Predecir
Dos bolas idénticas ruedan una hacia la otra con la misma velocidad y chocan elásticamente. Después de la colisión, ¿cómo se comparan sus velocidades con las anteriores?
- Cada bola rebota hacia atrás a la misma velocidad con la que entró.
- Ambas bolas se detienen en seco en el punto de colisión.
- Ambas bolas continúan sin cambios, como si se hubieran cruzado.
2 · Configurar
- Abra la simulación de colisión elástica y presione Restablecer.
- Confirme que ambas bolas tengan la misma masa y establezca la velocidad de aproximación para cada prueba a continuación (la bola A se mueve hacia la derecha, la bola B se mueve hacia la izquierda a la misma velocidad).
- Presione Reproducir, observe las sondas de momento en ambas bolas y registre la lectura del momento de la Bola A justo después de que las bolas se separen.
3 · Recopilar Datos
| Masa m (cada bola) (kg) | Velocidad de aproximación v (m/s) | Bola A: cantidad de movimiento p = mv (kg·m/s) | Bola A: EC = ½mv² (J) | Momento de la bola A después — predicción ideal (kg·m/s) | Momento total después del choque (A + B) (kg·m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 6.00 | ||||
| 1.50 | 8.00 | ||||
| 2.00 | 5.00 |
Grafique la velocidad de aproximación v (eje x) frente a la energía cinética de la bola A antes de la colisión (eje y).
4 · Analizar
- Muestre su trabajo calculando el momento de la Bola A antes de la colisión (p = mv) para una prueba y compárelo con la lectura de la sonda de momento de la simulación.
- Compare el momento de la bola A antes y después de la colisión. ¿Qué te dice el cambio de signo sobre su dirección? ¿Se conserva el momento total de la bola A + la bola B?
5 · Ampliar
- La simulación utiliza una restitución de 0.98, no un 1.0 perfecto. ¿Cómo esperaría que el momento de rebote difiera de su predicción idealizada, y por qué?
- Si la bola B pesara el doble que la bola A, ¿la bola A seguiría rebotando hacia atrás? Utilice las fórmulas generales de colisión elástica para razonar al respecto.
La física detrás de este experimento
Momento
El momento de cada bola antes del impacto, a partir de la masa y la velocidad de aproximación que establezca para cada prueba. El momento total (Bola A + Bola B) se conserva durante la colisión.
Energía cinética
Energía de movimiento de la bola A antes del impacto. En una colisión perfectamente elástica esto se conserva por completo; La restitución 0.98 del sim en vivo conserva solo e², lo que sus respuestas elaboradas deben tener en cuenta.