Descripción de la tarea
En los siguientes videos puedes ver dos situaciones que aparentemente no guardan ninguna relación. Sin embargo, los choques de bolas de billar y la propulsión de una lanzadera espacial se pueden estudiar usando el concepto de cantidad de movimiento y aplicando su principio de conservación.
Para realizar esta tarea vas a trabajar con el siguiente simulador de choques:
En primer lugar estudiaremos los choques completamente elásticos. Para ello en la barra de selección "Elasticidad" escoge el valor 100%.
Marca "Mostrar valores" para visualizar los valores de velocidad y cantidad de movimiento (momento).
Selecciona diferentes valores para las masas en los selectores y cambia las velocidades iniciales arrastrando el extremo del vector velocidad de cada bola y provoca diferentes choques pulsando el botón "Iniciar".
1.- Completa las siguientes tablas prestando atención al sentido del movimiento de las bolas y anotando un signo positivo para las velocidades que apunten hacia la derecha y un signo negativo para las que apunten hacia la izquierda.
Antes del choque | ||||||||
Bola 1 | Bola 2 | |||||||
Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 > Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 < Masa 2 |
copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Después del choque | ||||||||
Bola 1 | Bola 2 | |||||||
Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 > Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 < Masa 2 |
copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Total | ||||
Antes del choque | Después del choque | |||
Cantidad de movimiento | Energía cinética | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | ||||
Masa 1 > Masa 2 | ||||
Masa 1 < Masa 2 |
2.- Repite ahora el mismo proceso pero con un choque completamente inelástico. Para ello deberás seleccionar 0% en el selector "Elasticidad". Completa las siguientes tablas.
Antes del choque | ||||||||
Bola 1 | Bola 2 | |||||||
Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 > Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 < Masa 2 |
copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Después del choque | ||||||||
Bola 1 | Bola 2 | |||||||
Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | Masa | Velocidad | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 > Masa 2 | copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Masa 1 < Masa 2 |
copia | copia | calcula | calcula | copia | copia | calcula | calcula |
Total | ||||
Antes del choque | Después del choque | |||
Cantidad de movimiento | Energía cinética | Cantidad de movimiento | Energía cinética | |
Masa 1 = Masa 2 | ||||
Masa 1 > Masa 2 | ||||
Masa 1 < Masa 2 |
A la vista de los resultados anteriores, responde a las siguientes cuestiones:
3.- ¿Cambia la cantidad de movimiento de cada bola tras un choque?
4.- ¿Cambia la cantidad de movimiento del conjunto de las dos bolas tras un choque elástico? ¿Y tras uno inelástico?
5.- ¿Cambia la energía cinética de cada bola tras un choque?
6.- ¿Cambia la energía cinética del conjunto de las dos bolas tras un choque elástico? ¿Y tras uno inelástico?
7.- Redacta un párrafo donde resumas tus conclusiones.
En los accidentes de tráfico se producen frecuentemente dos tipos de colisiones: los alcances y las colisiones frontales. En los alcances un vehículo choca por detrás con otro que va a menor velocidad o está en reposo. Imagina dos vehículos de 1500 kg y 900 kg. El primero se mueve a 25 m/s y el segundo a 15 m/s. Tras la colisión ambos vehículos quedan enganchados.
8.- Aplica el principio de conservación de la cantidad de movimiento para determinar la velocidad tras el choque de ambos vehículos en el caso de que el primer vehículo alcance al segundo.
9.- Repite los cálculos para el caso de que ambos vehículos choquen frontalmente.
10.- ¿Cómo serán las pérdidas de energía cinética en cada caso?
11.- ¿Qué accidente te parece más peligroso, el alcance o el choque frontal? ¿Por qué?