Colisión inelástica y conservación del momento
1 · Predecir
Una bola en movimiento choca contra una bola estacionaria más pesada y se alejan juntas. ¿Se conserva el momento aunque se pierda energía cinética?
- Se conservan tanto el momento como la energía cinética.
- El momento se conserva, pero la energía cinética no.
- No se conserva ni el momento ni la energía cinética.
2 · Configurar
- Abra la simulación de colisión inelástica y presione Restablecer.
- Habilite las sondas KE en la bola A y en la bola B.
- Establezca la velocidad inicial de la bola A para cada prueba a continuación, presione Reproducir y registre la velocidad compartida a la que se mueven ambas bolas justo después de chocar.
3 · Recopilar datos
| Masa de la bola A m₁ (kg) | Masa de la bola B m₂ (kg) | Velocidad inicial de la bola A v₁ (m/s) | Cantidad de movimiento inicial p = m₁v₁ (kg·m/s) | Velocidad combinada después de la colisión (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 6.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 10.00 | ||
| 1.00 | 4.00 | 14.00 |
Grafique la velocidad final combinada (eje y) frente al momento inicial p (eje x).
4 · Analizar
- Muestre su trabajo calculando el momento inicial p = m₁v₁ para una prueba y compárelo con la lectura de la simulación en la misma prueba.
- Usando la masa total (m₁ + m₂) y la conservación del momento, prediga la velocidad final y compárela con el valor registrado. ¿Qué tan cercana es la coincidencia?
5 · Ampliar
- Calcule la energía cinética justo antes de la colisión y justo después (usando la velocidad final combinada y la masa total). ¿A dónde se fue la energía cinética faltante?
- Esta colisión no es perfectamente inelástica (restitución ≈ 0.05, no exactamente 0). ¿Esperaría que la velocidad final real fuera ligeramente mayor o menor que la predicción ideal? Explique.
La física detrás de este experimento
Cantidad de movimiento
La cantidad conservada en cada colisión, incluida ésta. La bola B comienza en reposo, por lo que el momento total del sistema antes del impacto es simplemente el momento de la bola A m₁v₁.
Energía cinética
A diferencia del momento, la energía cinética no se conserva en una colisión inelástica: comparar el KE total antes y después de la colisión muestra cuánta energía se perdió por deformación y calor.
Mecánica
- Movimiento de proyectiles y energía cinética
- Bola en una rampa: energía en una pendiente sin fricción
- Bloque en una rampa de fricción: encontrar el umbral de fricción estática
- Velocidad terminal: caída por arrastre
- Laboratorio de fuerza: segunda ley de Newton
- Fuerzas opuestas: segunda ley y momento de Newton
- Pelota que rebota: pérdida de energía en el impacto
- Colisiones elásticas y conservación del momento
- La cuna de Newton: transferencia de momento y energía
- Péndulo sencillo
- Masa sobre un resorte: movimiento armónico simple
- Movimiento circular uniforme y fuerza centrípeta