ESCUELA POLITECNICA DEL EJERCITO EXTENSION LATACUNGA

FISICA I

LABORATORIO – RPEPARATORIO

TEMA: GRAFICAS DE LOS TIPOS DE CHOQUES EN "INTERACTIVE PHYSICS”.

Objetivos:

Demostrar y graficar todos los tipos de choques en el "Interactive Physics”.

Aprender a simular ejercicios y tipos de choques utilizando todas las herramientas del programa “Interactive Physics”.

Objetivos específicos:

Reconocer todos los componentes y sus respectivas funciones del programa Interactive Physics.

Aprender a simular los tipos de choques en un software

MARCO TEÓRICO

¿Qué es el software Interactive Physics?

Es un simulador de problemas de física capaz de modelar una amplia colección de problemas y experimentos físicos trabajando como laboratorio virtual.

Interactive Physics, el programa educativo premiado de Design Simulation Technologies, hace fácil observar, descubrir, y explorar el mundo físico con simulaciones emocionantes. Trabajando de cerca con los educadores de la física, el equipo de Interactive physics ha desarrollado un programa fácil de usar y visualmente atractivo que realza grandemente la instrucción de la física.

¿Para qué sirve el software Interactive Physics?

Sirve para modelar, simular, y explorar una variedad amplia de fenómenos con Interactive Physics es así como los estudiantes podrán crear fácilmente casi cualquier modelo o simulación imaginable y no se requiere ninguna programación.

Interactive Physics da el acceso a una amplia selección de controles, parámetros, objetos, ambientes, y componentes. Agregar los objetos, resortes, articulaciones, sogas, y amortiguadores. Simular el contacto, las colisiones, y la fricción. Alterar la gravedad y la resistencia del aire. Medir la velocidad, la aceleración, y la energía de sus objetos.

Descripción del software Interactive Physics?

Interactive Physics es un programa educativo que hace fácil observar, descubrir, y explorar el mundo físico con simulaciones emocionantes. Trabajando de cerca con los educadores de la física, el equipo de Interactive Physics ha desarrollado un programa fácil de usar y visualmente atractivo que realza con mucho realismo las enseñanzas de la física.

Da acceso a una amplia selección de controles, parámetros, objetos, ambientes, y componentes. Permite agregar fácilmente objetos, resortes, articulaciones, sogas, y amortiguadores. Simula el contacto, las colisiones, y la fricción. Puede alterar la gravedad y la resistencia del aire. Logra realizar medidas de la velocidad, la aceleración, y la energía de sus objetos. Con este laboratorio virtual se puede enseñar a los estudiantes modelos de física real todo lo complicados que se quiera sin necesidad de complicadas programaciones, todo mediante la ayuda de controles simples y fáciles de utilizar. El nivel de los ensayos puede ser todo lo complicado que se deseen y, la simulación gráfica permite que el estudiante compruebe los resultados visualmente que es la forma más sencilla de aprender cualquier materia. En realidad, es un laboratorio virtual que permite realizar cualquier experimento físico, algunos de los cuales sería imposible de realizar en un laboratorio normal para este nivel de enseñanza.

Características del software Interactive Physics?

Incorpora una biblioteca de más de 150 simulaciones listas para usar. Las simulaciones se pueden modificar rápidamente para resolver sus necesidades específicas. Este programa se ha adoptado por una gran cantidad de editores de libros de texto. Se encuentra disponible en los siguientes idiomas: inglés, holandés, francés, alemán, griego, italiano, japonés, portugués (brasileño), ruso y castellano.

REQUISITOS

Interactive Physics 2004 está disponible para Windows 95/98/98SE/ME/NT 4.0/2000/XP y Mac OS 7.1 o superior. Los requisitos técnicos para su instalación y uso son:

WINDOWS: MAC OS:

Microsoft Windows NT 4.0 ó Windows 95/98/Me/2000/XP

Sistema basado en PowerPC

RAM mínima de 64 MB Sistema operativo MacOS 7.1 o superior

Espacio disco duro de 60 MB RAM mínima de 64 MB

Unidad de CD-ROM Espacio disco duro de 60 MB

Tarjeta de sonido para los experimentos

Unidad de CD-ROM

Que es un choque?

El choque se define como la colisión entre dos o más cuerpos.

Un choque físico o mecánico es percibido por una repentina aceleración o desaceleración causada normalmente por un impacto, por ejemplo, de una gota de agua, aunque también una explosión causa choque; cualquier tipo de contacto directo entre dos cuerpos provoca un choque. Lo que mayormente lo caracteriza es la duración del contacto que, generalmente, es muy corta y es entonces cuando se transmite la mayor cantidad de energía entre los cuerpos.

Que son colisiones?

En una colisión intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos están muy cerca entre si o entran en contacto, interaccionan fuertemente durante un breve intervalo de tiempo. Las fuerzas de éste tipo reciben el nombre de fuerzas impulsivas y se caracterizan por su acción intensa y breve. 

Con que se mide los choques?

Un choque suele medirse con un acelerómetro. Esto describe un choque de pulso, como una parcela de aceleración en función del tiempo.

Que es un acelerómetro?

Se denomina acelerómetro a cualquier instrumento destinado a medir aceleraciones. Esto no es necesariamente la misma que la aceleración de coordenadas (cambio de la velocidad del dispositivo en el espacio), sino que es el tipo de aceleración asociadas con el fenómeno de peso experimentada por una masa de prueba que se encuentra en el marco de referencia del dispositivo. Un ejemplo en el que este tipo de aceleraciones son diferentes es cuando un acelerómetro medirá un valor sentado en el suelo, ya que las masas tienen un peso, a pesar de que no hay cambio de velocidad. Sin embargo, un acelerómetro en caída gravitacional libre hacia el centro de la Tierra medirá un valor de cero, ya que, a pesar de que su velocidad es cada vez mayor, está en un marco de referencia en el que no tiene peso.

Cuales son las ecuaciones de lo choques?

Según la segunda ley de Newton la fuerza es igual a la variación del momento lineal con respecto al tiempo. Si la fuerza resultante es cero, el momento lineal constante. Ésta es una ley general de la Física y se cumplirá ya sea el choque elástico o inelástico. En el caso de un choque:

Esto supone, en el caso especial del choque, que el momento lineal   antes

de la interacción será igual al momento lineal   posterior al choque.

Para caracterizar la elasticidad de un choque entre dos masas se define un coeficiente de restitución como:

Este coeficiente varía entre 0 y 1, siendo 1 el valor para un choque totalmente elástico y 0 el valor para uno totalmente plástico o inelástico.

Que es un choque perfectamente elástico?

En los choques perfectamente elásticos, además de la cantidad de movimiento, también se conserva la energía cinética total del sistema.

También se conservan las formas de los cuerpos y no hay energía perdida por rozamiento, calor, etc. El coeficiente de restitución en este tipo de choques vale 1.

K = 1

Ec1(0) + Ec2(0) = Ec1(f) + Ec2(f)

K = Coeficiente de restituciónEc1(0), Ec2(0) = Energía cinética inicial de los cuerpos 1 y 2Ec1(f), Ec2(f) = Energía cinética final de los cuerpos 1 y 2

Que es un choque perfectamente inelástico?

El choque perfectamente inelástico se da cuando ambos cuerpos quedan pegados, teniendo una sola masa luego del choque. Al haber un cambio de forma no se conserva la energía cinética de los cuerpos. El coeficiente de restitución en este tipo de choques vale 0.

K = 0

Que es un choque semielástico?

En la mayoría de los casos reales actúan fuerzas que no restituyen completamente las formas, habiendo pérdidas de energía cinética. Esto es cuando K tiene valores mayores que 0 y menores que 1. En ese caso decimos que el choque es semielástico.

CALCULOS

CHOQUES INELASTICOS

DATOS:

m1=1kg

m2=0,88kg

V 1=5m / s

V 2=−8m /s

e=0

ECUACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO

Q1=m∗∆ v

Q1=(1 )(5−0)

Q1=5kgms

Q2=m∗∆ v

Q2=(0,88 )¿

Q2=7,04 kgms

m1 v1+m2 v2=(m1+m2 ) μ

(1 ) (5 )+(0,88 ) (−8 )=(1,88 )μ

μ=−1,08ms

CHOQUES ELASTICOS

DATOS:

m1=1kg

m2=0,88kg

V 1=5m / s

V 2=−8m /s

e=0,5

ECUACIÓN DE UN CHOQUE ELÁSTICO

V 1m1+v2m2=μ1m1+μ2m2

1. (5 ) (1 )+(−8 ) (0,88 )=1μ1+0,88 μ2

−2,04=μ1+0,88 μ2

−2,04=μ1+0,88(6,5+μ1)

−2,04=μ1+5,72+0,88 μ1

−2,04−5,72=μ1+0,88 μ1

−7,76=1,88μ1

μ1=−4,13m /s

ECUACIÓN DEL COEFICIENTE DE RESTITUCIÓN

e=−(μ2−μ1)(v2−v1)

0,5=−(μ2−μ1 )(−8−5)

0,5=(μ2−μ1 )13

μ2−μ1=6,5

μ2=6,5+μ1

μ2=6,5+(−4,13)

μ2=2,37m /s

CHOQUES ELASTICOS OBLICUOS CON GRAVEDAD

CHOQUES ELASTICOS OBLICUOS SIN GRAVEDAD

DATOS:

m1=0,5kg

m2=0,35kg

V 1=1,5m / s

V 2=0,5m/ s

e=0,5

g=9,8m /s2

DESCOMPOSICIÓN DE LA VELOCIDAD

PARA LA VELOCIDAD 1 PARA LA VELOCIDAD 2

V 1x=1,5cos 45=1,061m/ s V 2x=0,5cos225=−0,354m /s

V 1 y=1,5 sen45=1,061m /s V 2x=0,5 sen225=−0,354m/ s

V 1xm1+v2xm2=μ1xm1+μ2 xm2

(1,601 ) (0,5 )+(−0,354 ) (0,35 )=0,5 μ1+0,35 μ2

0,6766=0,5 μ1+0,35 μ2

0,677=0,5 μ1+0,35(0,98+μ1)

0,677=0,5 μ1+0,34+0,35μ1

0,677−0,34=0,5 μ1+0,35 μ1

0,337=0,85 μ1

μ1=0,39m / s

ECUACIÓN DEL COEFICIENTE DE RESTITUCIÓN

e=−(μ2−μ1)(v2−v1)

0,5=−(μ2−μ1 )

(−0,354−1,601)

0,5=(μ2−μ1 )1,96

μ2−μ1=0,98

μ2=0,98+μ1

μ2=0,98+(0,39)

μ2=1,37m/ s

v1y=−μ1 y=−1,061m /s

−v2 y=−μ2 y=−0,354m /s

CHOQUES INELASTICOS OBLICUOS CON GRAVEDAD

CHOQUES INELASTICOS INELASTICOS OBLICUOS SIN GRAVEDAD

DATOS:

m1=0,5kg

m2=0,35kg

V 1=1,5m / s

V 2=0,5m/ s

e=0

g=9,8m /s2

DESCOMPOSICIÓN DE VELOCIDAD

PARA LA VELOCIDAD 1 PARA LA VELOCIDAD 2

V 1x=1,5cos 45=1,061m/ s V 2x=0,5cos225=−0,354m /s

V 1 y=1,5 sen45=1,061m /s V 2x=0,5 sen225=−0,354m/ s

ECUACIÓNm1 v1+m2 v2=(m1+m2 ) μ

(0,5 ) (1,5 )+(0,35 ) (0,5 )=(0,85 ) μ

μ=0,9250,85

μ=1,08 ms

Graficacion o simulacion en el programa Interactive Physics:

1) Se da doble click izquierdo en el icono del programa para iniciarlo, y se

observa la siguiente interface.

2) Buscar en la barra de herramientas la opción vista y ahí dar click en espacio

de trabajo, seleccionar las opciones don las cuales se desea trabajar en la

interface.

3) Buscar en la barra de herramientas la opción vista y ahí dar click en numeros

y unidades, de ahí click en mas opciones e ir seleccionando todas las unidades

con que se desea trabajar.

Y así ya está lista la interface.

4) Colocamos dos objetosa utilizarse como por ejemplo un rectangulo como

pista.

5) Se selecciona al objeto que simula un carro y se le dan las propiedades

requeridas como la velocidad.

6)Damos los valores o condiciones del ejercicio, luego lo ponemos a correr el

ejercicio

7) Luego buscamos la opcionn para ver las graficas producidas pos el objeto

como la grefica de posicion, velocida, fuerza

Conclusiones:

1. El programa Interactive Physics es un simulados con muchas herramientas que nos permite realizar hasta cálculos dando los parámetros necesarios para la simulación.

2. El programa Interactive Physics tiene una gran cantidad de componentes con diversas funciones entre las cuales nos permiten cambiar la gravedad, la resistencia del aire, colocar graficas de a-t, v-t, x-t, generar tablas de datos, dar propiedades a los objetos como velocidad, fuerza de rozamiento, entre otras.

Recomendaciones:

1. Manipular el programa individualmente para conocer todas las herramientas que este nos brinda.

2. Guardar el archivo que se esté realizando a cada momento ya que el programa Interactive Physics solo puede deshacer las dos últimas modificaciones.

Bibliografíahttp://www.fisicapractica.com/tipos-choque.php

https://es.wikipedia.org/wiki/Choque_(f%C3%ADsica)