Post on 07-Feb-2018
Unidad:Conservacindelaenergayelmomentumlineal
Enestaunidad veremoscomolaconservacindelaenergayelmomentumlinealconducenaresultadossorprendentesenalgunosexperimentos.
SeguramentehasescuchadohablardeGuillermoTell,observaelsiguientevideoquemuestraunaflecha lanzada por una ballesta que atraviesauna manzana que cuelga de un hilo, ya quenuestroayudantesenegrotundamenteaposarconlamanzanaensucabeza.
Hazdospredicciones(sobrelasquevolveremosalfinaldeestagua).
1.Laenergadelsistema(manzana+ flecha)tieneelmismovalorantesydespusdequelaflechaatravieselamanzana?
2.Elmomentolinealdelaflechaeselmismoantesydespusdeatravesarlamanzana?
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-ballesta_balistica/movimiento.html
Actividad: Autopropulsadoporunamasaquecae
Observaelsiguientevideodeunautopropulsadoporunamasaquecae.
1.Seconservalaenergamecnicadelsistema?
2.Seconservaelmomentumlinealdelsistema?
Encadacasosilacantidadseconserva,seala lastransformacionesotransferenciasdeunapartedelsistemaaotraqueexperimentadichacantidad.
Siunacantidadnoseconservaexplicaporquenoseconserva.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-auto_propulsado_por_la_energia_potencial_gravitacional/movimiento.html
EnclasesanterioresvimoslaconservacindelaEnergaMecnicaqueparaelcasodelvideorecinvistoes
Sienelexperimentoanteriorlamasaquecuelgafuesetiradahaciaabajoconlamano,larapidezfinalseramasgrandeyseranecesariomodificarlaecuacinanterior.Enestecasoeltrabajohechoporlamano(agenteexterno)aumentalaenergadelsistema
Enelvideomostradoelpesodelamasaquecuelgaesunafuerzaexternaconservativacuyoefectosobreelsistemaseconsideraatravsdelcambiodelaenergapotencialgravitatoria.LaEnergaMecnicadelsistemaseconserva,ylaenergapotencialinicialsetransformaenenergacintica.
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m vfinal2 + mgHfinal = m vinicial2 + mgHinicial
( m vfinal2 + mgHfinal) = ( m vinicial2 + mgHinicial) + Wagente externo
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Similarmente,paraelmomentumlinealPvimosque:
En el video anterior claramente el momentum lineal no se conserva, ya queinicialmenteelautoestquieto(p=0)yalfinalsemuevehacialaderecha.LaraznporlaquePcambiaesquehayunafuerzaexternaactuandosobreel sistema, lafuerzaejercidaporelsuelosobrelasruedasdelautomvil.
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P=(Fuerzaexterna)t
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Actividad: LacunadeNewton,unabolamovindoseinicialmente
Enunacolisinloscuerpossedeformanypartedelaenergainicialmentedisponiblesepierdeenelchoque.Sinembargo paraalgunosmaterialesdurosoelsticos,esteefectoespequeoylaconservacindelaenergarigeenunabuenaaproximacin.Porejemplo,enelcasodelasbolasdeacerodelacunadeNewtonquesemuestraa continuacinlaenergaseconserva.
1. Haz una prediccin: Que suceder cuando se hacechocarunabolasobrelasotrasinmviles?
2. Esturespuestaconsistenteconlaconservacindelaenerga?
Observaelvideoparachequearturespuesta.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-cuna_de_newton_1pelota/movimiento.html
Actividad: Choquedemonedas
Paraentendermejorquepasaconelmomentumlinealsimularemoslacolisindedosbolashaciendochocarmonedasquedeslizansobrelasuperficiedeunamesa.Loshiloslateralespermitenquelasmonedassemuevanenlnearecta.
Observaelvideodeunamonedaquechocaaotraqueestenreposo.
Como puedes ver, el momentum lineal del sistema seconserva pues la moneda incidente transfiere todo sumomentumlinealalamonedaqueinicialmenteestabaenreposo.Sinembargo,simirasatentamentenotarsquelamonedaquesaledisparadasemueveunpocomslentoquelamonedaincidente.
1.Culcreestqueeslacausadeestecomportamiento?
NotaqueenlaCunadeNewtonlasbolascuelgandehilosporloqueelroceconlamesanoestpresente.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-choque_de_monedas_1a1/movimiento.html
Consideraahoraelcasoenqueunamonedachocacondosmonedasinicialmenteenreposo.
2.Culcreestqueserelmovimientoresultante?
Observa el video a continuacin para chequear turespuesta.
LosmovimientosconmonedasyavistosdanunaideaaproximadadelmovimientodelasbolasenlacunadeNewton,dondelaenergaymomentumseconservanconunamejoraproximacin.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-choque_de_monedas_1a2/movimiento.html
Actividad: LacunadeNewton,dosbolasmovindoseinicialmente
AcontinuacinsoltaremosdosbolasenlacunadeNewton,comomuestralafigura.
1. Haz una prediccin: cul crees t que ser elmovimientoresultante?
Juan piensa que para conservar el momentum lineal, la ltima bola de la fila debe salirmovindoseconeldobledelavelocidadconquelasdosbolaschocanalaprimerabola.Pedroestendesacuerdoysealaqueenesecasolaenerganoseralamismaantesydespusdelchoque.
2.TieneraznPedro?SiocurreloquediceJuan,laenergafinalseramayor,menoroigualquelaenergainicial?
Observaelvideoparachequearcualeselmovimientoqueseproduce.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-cuna_de_newton_2pelota/movimiento.html
Actividad: LacunadeNewton,3y4bolasmovindoseinicialmente
1.Silanzamostresbolas,culcreestqueserelmovimientoresultante?
2. En tu respuesta anterior, se conserva elmomentumlinealylaenerga?
Observaelvideoparachequeartuprediccin.
3.Qucreestquesucedersilanzamos4bolas?
Observaelvideoparachequearturespuesta.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-cuna_de_newton_3pelota/movimiento.htmlENERGIA-cuna_de_newton_4pelota/movimiento.html
Actividad: PnduloBalstico
Acontinuacintepresentamosunaversinmssencilladelexperimentodelaflechaylamanzana,construidacontubosdePVCyplasticina.Enestaversin,conocidacomoelpndulobalstico,elobjetodisparadoquedaatrapadoporelobjeto que cuelga. Midiendo la altura que alcanza el conjunto se puedeencontrarlavelocidaddelproyectil.
Lamasadelapelotaesde9gr.ylamasa del tubo de PVC conplasticinaquecuelgaesde50gr.
Observael video. Justo antes del choque la pelotatieneciertomomentumyenerga.Justodespusdelchoqueelconjunto(tubodePVC+pelota)semuevenjuntos(conlamismavelocidad)ytienenenconjuntociertomomentumyenerga.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-pendulo_balistico/movimiento.html
1.Hazunaprediccin,elmomentumlinealcambiaonocambiaduranteelchoque?
2.Laenergacambiaonocambiaduranteelchoque?
3.Delvideoseobtienequelarapidezdelapelotaantesdelchoqueesde9,5(m/s)ylarapidezdelconjuntodespusdelchoquees1,02(m/s).Usaestosvaloresparachequeartuspredicciones.
Enlalminaanteriorverificastequeelmomentumlinealesaproximadamenteel mismo justo antes y despus del choque, porque todo el movimiento eshorizontalynohayfuerzasexternashorizontalesactuandoduranteelchoque(elpesoylatensindelhilosonverticalesyestnbalanceadas).Encambiolaenergacinticadisminuye,porquepartedeellasepierdeenlasdeformaciones(delaplasticinaprincipalmente)queocurrenduranteelchoque.
Compararemosahoraloqueocurreentrejustodespusdelchoqueyelpuntomsaltodelatrayectoria.
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1.Predice,el momentumlinealdelsistemajustodespusdelchoqueeselmismooesdistintoqueelmomentumlinealenelpuntomsaltodelatrayectoria?
2. La energa mecnica justo despus del choque es la mismo o es distinta que la energamecnicaenelpuntomsaltodelatrayectoria?
Parachequearturespuestaanteriorobservaqueenelvideosevequelaalturamximahastalaquellegaelconjuntoesde4,07cm.
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Actividad: ElcandeGalileo(opcional)
Estejuguetesepuedeconstruircondosbolassaltarinas,unagrandeyotrapequea,queseatraviesanporunhilopara permitir que el conjunto caiga verticalmente.Observaelvideoparaverqueocurrecuandoelconjuntochocaconelsuelo.
Lapelotadeabajochocaprimeroconelsueloyempiezaamoversehaciaarribaantesdechocarconlapelotachicaquesevienemoviendohaciaabajo. Laconservacindelmomentum y la energa permiten predecir hasta quealturasubelapelotapequeadespusdelchoque.
Losresultadosdelexperimentodependendelosvaloresdelasmasasquechocan.ExisteunaversincomercialdeljuguetellamadaAstroblasterquetiene4pelotasyenquelasmasashansidoescogidasdeformadeobtenerlamayoralturaposibledespusdelchoque.
Obtnvarias pelotas saltarinas y organiza unacompetencia con tus amigos. Ganael que disee eljuguetequeobtengalamayoralturaparalapelotapequea.
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http://www.galeriagalileo.cl/ENERGIA-astro_blaster/movimiento.html