MediNa Yupanqui Renzo, Quevedo Rivero RicardoEscuela Profesional de Ingeniera Ambiental y RR.HH, Universidad Nacional del CallaoAv. Juan Pablo Segundo 306, Bellavista CallaoRenzo_0195@hotmail.com , Ricky_qv2@hotmail.com

RESUMENEn el laboratorio utilizamos el sensor de movimiento y sensor de fuerza sobre el carro. Tambin observamos que la fuerza y el tiempo es inversamente proporcional.

I. PALABRAS CLAVESCalibrar, posicin, tiempo, trabajo, Coeficiente de restitucin, pelton, hidrulica, aspas curveadas.

FSICA I FACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL Y RECURSOS NATURALES 2013-B CHOQUES EN UNA DIMENSIN

II. INTRODUCCIONEstablecer los conceptos elementales para la determinacin del coeficiente de restitucin que se lleg a desarrollar en la actividad 1 del presente laboratorio, utilizando los las distintas herramientas del data estudio.III. FUNDAMENTO TERICOCHOQUES:Los choques son interacciones de dos o ms cuerpos en el que existe contacto entre ellos durante un tiempo tanto determinado como indeterminado. Existen distintos tipos de choque, los choques elsticos, inelsticos y perfectamente inelsticos. Todos estos choques tienen la caracterstica de conservar su momentum o cantidad de movimiento, pero no as su energa mecnica, que en la mayora de los casos solo se considera la energa cintica. Los choques elsticos mantienen el momentum inicial del sistema al igual que la energa cintica total del sistema. Dentro de este tipo de choque es importante mencionar un caso importante, que es el choque de dos cuerpos de igual masa y uno de ellos inicialmente en reposo. Al impactar se transferir la energa desde el cuerpo en movimiento hacia el que no se est moviendo, quedando el cuerpo inicialmente en movimiento en reposo, mientras que el otro seguir en movimiento, el mismo que segua el primer cuerpo, un ejemplo de este es el juego de pool o billar. Mientras dura el choque cabe sealar que en el contacto de ambos cuerpos la energa se almacena en una deformacin mnima y no permanente.

COLISIONES:En una colisin intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos estn muy cerca entre s o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. Las fuerzas de ste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su accin intensa y breve. Un caso de este tipo de interaccin, por ejemplo, es la colisin de dos carros que lleven montados parachoques magnticos. Estos interactan incluso sin llegar a tocarse, es lo que se considera colisin sin contacto.

Las fuerzas que se ejercen mutuamente son iguales y de sentido contrario. Si el choque es elstico se conservan tanto el momento lineal como la energa cintica del sistema, y no hay intercambio de masa entre los cuerpos, que se separan despus del choque. Si el choque es inelstico la energa cintica no se conserva y, como consecuencia, los cuerpos que colisionan pueden sufrir deformaciones y aumento de su temperatura. Segn la segunda ley de Newton la fuerza es igual a la variacin del momento lineal con respecto al tiempo. Si la fuerza resultante es cero, el momento lineal constante. sta es una ley general de la Fsica y se cumplir ya sea el choque elstico o inelstico. En el caso de un choque:

Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal antes de la interaccin ser igual al momento lineal posterior al choque.Para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitucin como:

Este coeficiente vara entre 0 y 1, siendo 1 el valor para un choque totalmente elstico y 0 el valor para uno totalmente plstico o inelstico.

En mecnica, se llama impulso a la magnitud fsica, denotada usualmente como I, definida como la variacin en el momento lineal que experimenta un objeto fsico en un sistema cerrado. El trmino difiere de lo que cotidianamente conocemos como impulso y fue acuado por Isaac Newton en su segunda ley, donde lo llam vis motriz, refirindose a una especie de fuerza del movimiento.

Si multiplicamos ambos miembros por:

lo que nos dice que la variacin de la cantidad de movimiento es proporcional a una fuerza aplicada sobre la partcula durante un intervalo de tiempo:

A lo que llamamos impulso es ese valor de la integral de la fuerza en el tiempo:(1) Choque Elstico:En fsica, en el caso ideal, una colisin perfectamente elstica es un choque entre dos o ms cuerpos que no sufren deformaciones permanentes debido al impacto. En una colisin perfectamente elstica se conservan tanto el momento lineal como la energa cintica del sistema. Claro est que durante una colisin, aunque sean de dos slidos, no se puede considerar perfectamente elstico ya que siempre hay una deformacin. Velocidad inicial (m/s)0.55

Velocidad final (m/s)0.29

Coeficiente de restitucin e0.52

Choque Perfectamente Inelstico:En un choque inelstico (choque plstico) los cuerpos presentan deformaciones luego de su separacin, esto es una consecuencia del trabajo realizado. En el caso ideal de un choque perfectamente inelstico, los objetos en colisin permanecen pegados entre s. El marco de referencia del centro de masas permite presentar una definicin ms precisa. En los choques inelsticos la energa cintica no se conserva, ya que parte de ella es "usada" para deformar el cuerpo.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS Computadora e interface. Programa Data Studio. Sensor de movimiento. Sensor de fuerza. Hilo negro. Carril de aluminio. Carrito Mvil Pascar.

V. ACTIVIDADESPRIMERA ACTIVIDAD:Masa Carro Pascar + Masa Sensor fuerza M(kg)0,596

Tabla 2 (Choque inelstico)

Tabla 3 (Verificacin del cambio de Momentun e Impulso)Cantidad de Movimiento Impulso

Momentum inicial (Kg.m/s)0.3278Fuerza Maxima(N)46.76

Momentum final (kg.m/s)0.1728Duracin(s)0.03

Cambio de Momentum (kg.m/s)0.5006Impulso(N.s)0.49

SENSOR DE MOVIMIENTO Y FUERZA

MOVIL PASCAR EN CARRIL DE ALUMINIO

GRFICA 1

VI. CUESTIONARIO1.- En el experimento realizado, dira usted que hay conservacin de la cantidad de movimiento sobre el mvil? Explique.Rpta: Si, hay conservacin de la cantidad de movimiento sobre este mvil ya que la conservacin de la cantidad de movimiento va a depender del principio de conservacin de movimiento inicial que es igual a la final. Y si son dos cuerpos la cantidad de movimiento seria la suma.2.- Con el impulso determinado sobre el mvil. Calcule el impulso del sistema mvil-accesorio de colisin.Rpta:3.- La conservacin de la cantidad de movimiento est relacionada con la 3era Ley de Newton?Rpta: Si, Recuerda el teorema del impulso mecnico:Ft =pSi la fuerza resultante es nula, tambin ser nula la variacin el momento lineal, lo que equivale a decir que el momento lineal es constante:F=0p=0p=cteSi te fijas, la conservacin de la cantidad de movimiento de un cuerpo equivale al Principio de inercia.Si la resultante de las fuerzas que actan sobre el cuerpo es nula, su momento lineal o cantidad de movimiento es constante y si la masa del cuerpo es constante, su velocidad tambin lo es. Este razonamiento lo podemos expresar as:F=0p=0mv=cteY si m=cte v=cte

Accin = Reaccin

La conservacin de la cantidad de movimiento se puede generalizar a unsistema de partculas.Un sistema de partculas es un conjunto de cuerpos o partculas del que queremos estudiar su movimiento.La cantidad de movimiento o momento lineal de un sistema de partculas se define como la suma de las cantidades de movimiento de cada una de las partculas que lo forman:p=p1+p2+...+pnAunque la cantidad de movimiento del sistema permanezca constante, puede variar la cantidad de movimiento de cada partcula del sistema. El principio de conservacin de la cantidad de movimiento es un principio fundamental que se cumple sin ninguna excepcin y as se ha confirmado experimentalmente.La tercera ley de newton nos explica que para cada accin hay una reaccin, si uno comienza con un impulso (accin) se producir movimiento (reaccin) en direccin del impulso. Es importante observar que este principio de accin y reaccin relaciona dos fuerzas que no estn aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, segn sean sus masas. Por lo dems, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto con las anteriores leyes, sta permite enunciar los principios deconservacindelmomento linealy del momento angular.4.- Pueden dos cuerpos estar en movimiento y tener cantidad de movimiento cero?, Estar en reposo y tener cantidad de movimiento?Rpta: a) Si, dos cuerpos pueden estar en movimiento y tener cantidad de movimiento cero porque imaginemos que dos cuerpos parten a distintas direcciones eso no cambiar que posea cantidad de movimiento cero al contrario, ya que la cantidad de movimiento se mide vectorialmente, ejm: digamos que un cuerpo tiene cantidad de movimiento (-P) y otro cuerpo (P) entonces la cantidad de movimiento del sistema seria la suma la cual es cero, pero en si los cuerpos si estn en movimiento.b) Si, tambin puede estar en reposo y tener cantidad de movimiento, si estn en reposo su cantidad de movimiento es cero tambin.

5- Por qu el clavo para cemento es roscado en comparacin con el clavo que se usa para la madera?Rpta: El clavo para cemento es roscado por su excelente fijacin eso ayuda a que la persona al golpear el clavo roscado de cemento se canse poco y como el rebote sera ms seguido lo hara en menos tiempo y clavaria ms de este materia, el clavo ms resistente del mercado, no se dobla al usar gracias al templado (tratamiento trmico). Caso que no sucede con el clavo de madera.

6- Cundo un auto baja de una pendiente con el motor apagado?, Se conserva su cantidad de movimiento? Tiene impulso? Explique.

Rpta: a) Bueno no se conserva la cantidad de movimiento a causa de la pendiente, ya que la pendiente por ser inclinada hace que tenga aceleracin (que es un componente de la gravedad pero que es paralela al desplazamiento) es como una avalancha cierto que la nieve empieza a moverse despacio (como el carro que empieza a descender por su propio peso porque el motor est apagado) y ya luego la avalancha se viene con una velocidad tremenda (anlogamente el carro empieza a acelerar en plena pendiente) por ello sud velocidades no son iguales al inicio ni al final. En conclusin no se conserva su cantidad de movimiento porque intervienen muchos factores.b) Si tiene impulso ya que el auto al estar de bajada el mismo peso lo hace descender y a mayor pendiente mayor ser la velocidad.

7.- Por qu un boxeador puede golpear un costal pesado de entrenamiento durante ms de una hora sin cansarse, pero se cansa rpido en unos minutos cuando boxea con un oponente?Rpta: Un boxeador puede golpear un costal pesado de entrenamiento ms tiempo porque al golpear lo hace en el menor tiempo posible y as obtendr mayor fuerza.En conclusin es inversamente proporcional a mayor tiempo la fuerza de contacto ser menor sea menor ser el efecto del golpe y a menor tiempo mayor ser el efecto del golpe.Tambin tiene que ver mucho los guantes de 6 onzas son ms livianos y tambin el costal ya que rebotara ms rpido los golpes y as se cansara menos lo otro seria lo contrario, es por eso que cuando se golpea se reduce el tiempo del impacto, aumentando la fuerza con la que el boxeador golpee.

8.- Por qu un barco apaga sus motores a varios kilmetros de distancia del puerto?Rpta: En este caso la inercia juega un papel fundamental sumado a la gran masa del barco, porque el barco tiene una gran masa y por lo tanto una gran energa cintica (o cantidad de movimiento)para frenarlo hace falta consumir toda la energa cintica y por tanto es necesario aplicar mucha potencia durante un gran periodo de tiempo o lo que es lo mismo una gran fuerza durante una distancia muy larga y para hacerlo virar exactamente lo mismo, puesto que tiene una gran masa, para producir la aceleracin centrpeta necesaria para el giro es necesario aplicar una gran fuerza lateral durante una distancia muylarga, o lo que es igual una gran potencia durante un periodo de tiempo muy largo.9.- Sobre una tolva ubicada a gran altura cae trigo sobre una cinta transportadora. Qu ejerce ms fuerza sobre la cinta transportadora; trigo que rebotan sobre ella o los mismos trigos que se aplastan o pegan en ella?Rpta: El trigo que cae de gran altura sobre una tolva (cinta transportadora). El que ejerce ms fuerza sobre esta cinta es el trigo que rebota sobre ella ya que estara revotando en el mismo lugar varias veces y gastara energa, etc. Y en el otro caso el trigo que se aplasta lo hara en menos tiempo posible y la fuerza sera menor.10.- Explique el funcionamiento del taladro neumtico y sus aplicaciones a la ingenieraRpta: Un martillo neumtico, o un taladro de aire, es un taladro mecnico muy grande que funciona a base de aire comprimido.El taladro se basa en mayor medida en la gravedad y la tercera ley del movimiento de Newton: "todo lo que sube tiene que bajar." En el interior del taladro neumtico hay una serie de tubos de aire que se conectan alpilote, y luego a la broca en la parte inferior. El aire comprimido, que sale del compresor con motor diesel, entra en el taladro y se mueve a travs de las tuberas del sistema hidrulico. El movimiento del aire empuja elpilotehacia abajo sobre la broca, causando que la broca golpee en la superficie de la carretera, la acera o el pavimento perforndolos. El movimiento descendente de la broca, en combinacin con la vibracin del taladro golpeando la superficie, hace que una vlvula en el interior del tubo de aire se invierta. Esto hace que el aire circule en la direccin opuesta, el nuevo flujo de aire hace que el taladro se aleje de la tierra. La vlvula luego cambia de nuevo, y el flujo de aire, combinado con la fuerza de la gravedad, forzando y jalando la broca de nuevo hacia la superficie. Todo esto ocurre muy rpidamente. Las broca golpea la superficie un promedio de 25 veces por segundo, 1.500 veces por minuto. Puedes darte cuenta de que esto sera muchsimo ms eficaz que un hombre (o mujer) utilizando un martillo de 5 a 10 veces por minuto.

11.- Para romper pistas o rocas se usa la retroexcavadora que posee un martillo neumtico, durante su uso Por qu sus neumticos delanteros deben elevarse de manera que no haga contacto con la superficie?Rpta: Su uso sobre superficies verticales (v. gr. paredes) no es prctico: resulta difcil mantener en posicin horizontal el aparato, de masa generalmente elevada, y se pierde la ventaja de que su propio peso lo mantenga apoyado.Suele manejarlo una sola persona. La fuente de poder es un equipocompresor, independiente, capaz de suministrar un volumen de aire comprimido adecuado a la herramienta.

12.- Cul es la funcin de las bolsas de aire que poseen los autos?, Por qu se ubica la bolsa delante del conductor?Rpta: La funcin de las bolsas de aire es de proteger al conductor en caso de un choque.Se ubica delante del conductor ya que ah puede proteger la cabeza y la parte superior del torso, se han evitado muchas muertes gracias a estas.13.- Una lancha para el control de una reserva pantanosa funciona a travs de un ventilador grande. Explique su funcionamiento a travs de la cantidad de movimiento Cmo sera el movimiento de la lancha si se colocase una vela detrs del ventilador?Rpta: El movimiento y la velocidad aumentara y la lancha se ira hacia adelante.14.- Por qu los mdicos recomiendan a las personas con sobrepeso usar zapatillas de goma? Por qu a las chicas se les recomienda no usar zapatos en punta en el taln?Rpta: Porque las zapatillas de goma ayudan a que las personas obesas no sufran problemas en su columna al igual que cuando las chicas usan taco.15.- Por qu las balas modernas de uso militar son de punta y no esfricas como eran en siglos pasados?Rpta: Porque las balas modernas van directas a su blanco manteniendo su energa cintica y sin hacer ninguna curvatura la cual pasaba con las balas pasadas. Bueno esto ocurre cuando es la superficie de balas de plomo disparadas a gran velocidad puede derretirse debido a los gases calientes detrs y la friccin con el taladro. Debido a que el cobre tiene un punto de fusin ms alto, y una mayor capacidad de calor especfico y la dureza, de cobre balas con camisa permitir mayores velocidades iniciales.En cambio las primeras balas esfricas o "cnico" tenan una base hueca que al disparar se expandi bajo la presin de comprometerse con estras del can.

16.- Actualmente se ha hecho el estudio sobre el peligro de usar balas goma durante un disturbio. Qu se puede hacer para que el dao que provoque sea menor? ExpliqueRpta: Las balas de goma estn fabricadas de caucho macizo, con un peso de 85 gramos y un dimetro de 54mm. Su impacto puede causar, adems de la prdida del ojo, graves lesiones como hematomas cerebrales, perforaciones pulmonares e intestinales, hemorragias internas y lesiones en las extremidades. Su trayectoria es completamente imprevisible, debido a que la pelota de goma se deforma y el rozamiento con la bocacha de la escopeta le imprime efecto haciendo que la trayectoria no sea recta y que los diversos rebotes sean impredecibles, lo que produce un impacto completamente aleatorio que no puede ser controlado.Como casi siempre los impactos de la bala son aleatorios se recomienda tener una vestimenta de jebe o esponja para que el dao producido sea menor. Las normativas de uso de la polica indican que debe dispararse a una distancia mnima de 50 metros del objetivo, se ha de disparar contra el suelo para que no impacte directamente y ha de golpear por debajo de la cintura.17.- En un choque frontal entre un camin y un auto. Cul vehculo sentira la mayor fuerza de impacto?, y el mayor impulso?, y la mayor aceleracin?Rpta: El auto. El camin ya que posee mayor masa y el impulso es directamente proporcional al impulso. El auto.18.- Por qu cuando cae agua sobre la base de un lavadero de concreto esta se agujera o se desgasta su superficie?Rpta: Se desgasta ya que la gota de agua cae con una velocidad muy rpida y esto hace que el impulso sea ms fuerte. 19.- Por qu los vagones de un tren se enganchan uno a uno y no de forma simultanea para despus moverse?Rpta: Los ganchos de ferrocarril que enganchan con holgura para que haya una demora apreciable desde que la locomotora mueve el primero hasta que mueve el ltimo. Es holgado, para que los ferrocarriles comiencen todos con impulsos pequeos, al producirse un mayor tiempo de contacto abra un menor impulso, si todos los vagones comenzaran su movimiento con el mismo impulso, un vagn que se encuentra detrs y con mayor masa chocara a los vagones que se encuentran delante de l.20.- Es sabido que la gota de lluvia pesa casi 540 veces el peso de un mosquito. Por qu una gota que cae sobre un mosquito en movimiento no lo mata? ExpliqueRpta: Porque a la hora que cae la gota el mosquito cae junto a ella sea baja con la gota como para amortiguar el peso de ella pero antes de llegar a tocar el piso se hace a un lado y sigue volando y es por eso que el mosquito no muere.

21.- Las turbinas de pelton son muy usadas en hidrulica por su alta eficiencia. Por qu sus aspas son curveadas? Explique.Rpta: La tobera o inyector lanza directamente el chorro deaguacontra la serie de paletas en forma de cuchara montadas alrededor del borde de una rueda, el doble de la distancia entre el eje de la rueda y el centro del chorro de agua se denominadimetro Pelton. El agua acciona sobre las cucharas intercambiando energa con la rueda en virtud de su cambio decantidad de movimiento, que es casi de 180. Obsrvese en la figura anexa un corte de una pala en el dimetro Pelton; el chorro de agua impacta sobre la pala en el medio, es dividido en dos, los cuales salen de la pala en sentido casi opuesto al que entraron, pero jams puede salir el chorro de agua en direccin de 180 ya que si fuese as el chorro golpeara a la pala sucesiva y habra un efecto frenante.22.- En la colisin de dos placas tectnicas que generan sismos, Cmo varia la duracin, la fuerza y el impulso de las plantas tectnicas?Rpta: En la colisin de dos placas tectnicas la duracin, la fuerza y el impulso con que vara no necesariamente son grandes o pequea desde un punto de un ser humano pero para este movimiento ssmico no lo es; es pequeo. Y si genero fuerza entonces tambin genero impulso.

23. A que se debe que durante una tormenta fuerte, las partculas del suelo pueden saltar aproximadamente 60 cm de alto y ms de 1.5 m de largo? Al caer las gotas de lluvia golpean cada centmetro cuadrado de tierra, aflojando las partculas de la masa de suelo y saltan de esa manera ya que las gotas al caer proporcionan energa bajo forma de turbulencia al agua en la superficie.

24.- La labranza en la agricultura favorece o desfavorece los impactos de la lluvia con el suelo? Qu ocurre con la escorrenta del suelo? Desfavorece, porque estos impactos hacen que el suelo sea trasladado de lugar y con este se van los nutrientes necesarios para la agricultura. A la escorrenta le favorece estos impactos ya que estos ablandan el suelo y para la escorrenta es mucho ms fcil trasladarlo.

CONCLUSIONESConcluimos diciendo que gracias al Data studio observamos que la fuerza de repulsin o el rebote hace que amortige el choque o las cadas por ende la fuerza y el tiempo son inversamente proporcional a mayor tiempo menor es la fuerza. Tambin podemos concluir con que el tema que hoy desarrollamos interviene en varias situaciones de nuestra vida cotidiana.

REFERENCIAS DE INTERNET http://centrodeartigos.com/articulos-utiles/article_121179.html http://www.ansa.com.mx/Productos/ClavoParaConcreto.asp http://www.fisicanet.com.ar/fisica/impulso/ap02_cantidad_de_movimiento.php#.Udt-1TvG_FE http://www.ehowenespanol.com/funciona-taladro-neumatico-como_91350/ https://es.wikipedia.org/wiki/Choque_(f%C3%ADsica)