taller 10 Pendulo Balistico

Grupo de Tecnología Educativa
Instituto de Física, PUCV, 2008
TALLER 10: Péndulo Balístico
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Descomprima en un nuevo directorio de su computador los contenidos del archivo Taller_10a.zip. Abra
el archivo movimiento.html
En el experimento se muestra una bola de billar que golpea a otra bola de igual masa (186 [g]). Esta
experiencia fue grabada a 100 cuadros por segundo y la escala muestra segmentos de 10 [cm].
1. ¿Cuál cree usted (sólo en base a la observación del experimento, pero sin hacer mediciones aún) que
es la respuesta a las siguientes interrogantes?
a) A medida que la bola amarilla desciende, su energía cinética ¿aumenta, disminuye o se mantiene
constante? Explique.
b) Y su energía potencial gravitatoria ¿aumenta, disminuye o se mantiene constante? Explique.
c) Dibuje el vector Velocidad de la bola amarilla antes y después del choque. Compare explícitamente
la magnitud de ambos vectores.
Discuta sus resultados con uno de sus profesores antes de continuar.
2. a) Fije un sistema de referencia en que la altura CERO está en el punto más bajo del movimiento.
Utilice la página web para obtener las coordenas de la bola amarilla ANTES DEL CHOQUE. Haga una
planilla de cálculo con estos datos UTILIZANDO EL NUEVO SISTEMA DE REFERENCIA e inserte
columnas para el tiempo T (en segundos), para la coordenada X (en metros) y para la coordenada Y (en
metros).
b) Utilice la página web para obtener las coordenas de la bola roja DESPUES DEL CHOQUE. Haga
una planilla de cálculo con estos datos UTILIZANDO EL NUEVO SISTEMA DE REFERENCIA e
inserte columnas para el tiempo T (en segundos), para la coordenada X (en metros) y para la
coordenada Y (en metros).
c) Construya las gráficas X vs T para ANTES del choque y para DESPUES del choque.
d) ¿En que factor cambia la rapidez con que sale el sistema después del choque comparada con la
rapidez de la bola amarilla justo antes del choque? Si la rapidez no cambia señálelo explícitamente.
Justifique su respuesta.
e) Encuentre las velocidades justo antes y justo después del choque. Para ello inserte las líneas de
tendencia apropiadas en sus gráficas de la parte c) (utilice 8 puntos y ajuste un polinomio de grado 2).
Escriba las ecuaciones X(t) y las velocidades a continuación:
Compare estos valores con la respuesta dada en d)
3. Recuerde que Emecánica = Ecinética + Epotencial gravitatoria.
a) Compare cualitativamente la Energía Mecánica del sistema (bola roja + bola amarilla) justo después
del choque con la Energía Mecánica justo antes del choque.
b) Con los datos obtenidos anteriormente, encuentre la energía mecánica del sistema justo antes del
choque y la energía justo depués del choque. Compare estos valores y contraste con su respuesta en a).
c) ¿Se cumple que Emecánica antes del choque = Emecánica después del choque en este experimento?
d) A partir de los datos del experimento mida la altura máxima (en metros) que alcanza el sistema y
anótela a continuación:
e) En el tramo después del choque utilice la relación Emecánica (0[m]) = Emecánica (Y máx) para encontrar la
altura máxima que debiera alcanzar el sistema. Compare este resultado con su respuesta anterior.
Discuta sus resultados con uno de sus profesores antes de continuar.
4. El péndulo balístico es un sistema que se utiliza para medir la rapidez con que viaja una bala.
Consiste en un bloque de masa M que inicialmente se encuentra en reposo colgando de un hilo, al que
se le dispara la bala (de masa m conocida), la que se incrusta formando un sistema de masa M+m que
se eleva hasta cierta altura máxima que se mide.
a) Usando la conservación de la energía mecánica, la conservación del momento lineal y la altura
máxima que alcanza el sistema, encuentre una expresión algebraica para la velocidad con que la bola
amarilla choca a la bola roja.
b) Evalue numéricamente la expresión obtenida usando cantidades medidas en las preguntas anteriores.
c) Compare esta velocidad con el valor que obtuvo en 2. e).
5. Descomprima en un nuevo directorio de su computador los contenidos del archivo Taller_10b.zip.
Abra el archivo movimiento.html
En el experimento se muestra una bola de billar que golpea a otra bola de igual masa (186 [g]). Esta
experiencia fue grabada a 50 cuadros por segundo y la escala muestra segmentos de 10 [cm].
Prediga: ¿el valor del momentum lineal del sistema justo antes del choque, ¿es mayor, menor o igual al
valor del momentum lineal del sistema justo después del choque?
El cuociente (rapidez de la bola roja justo después del choque/rapidez de la bola amarilla justo antes del
choque) en el primer experimento (en que las bolas quedan unidas después del choque), ¿es mayor,
menor o igual al valor correspondiente en el segundo experimento?
El cuociente (energía mecánica del sistema justo después del choque/energía mecánica del sistema
justo antes del choque) en el primer experimento (en que las bolas quedan unidas después del choque),
¿es mayor, menor o igual al valor correspondiente en el segundo experimento?