PNDULO BALSTICOCECILIA QUINTERO 1133792, SALOME MURCIA 0937285, MELKIN NIETO MENDOZA 1210097.8 de octubre de 2012.

Facultad de ingeniera. Escuela de los recursos naturales y del medio ambiente (EIDENAR).

RESUMEN

En este laboratorio se determin la velocidad de un proyectil mediante dos procedimientos, para posteriormente comparar los resultados, en la primera parte de la practica, el proyectil colisiona con un pndulo quedando unido a este y llevndolo a una altura mxima; En pos de determinar la velocidad inicial del proyectil se miden las alturas h a las que es elevado el centro de gravedad del pndulo, la masa m del proyectil y la masa del pndulo M, en la segunda parte del laboratorio se pretende medir la velocidad inicial del proyectil mediante el alcance mximo obtenido por est al ser disparado horizontalmente sin obstculo alguno, finalmente choco en el suelo describiendo un movimiento parablico, dejando marcas al caer sobre un papel carbn, permitindonos obtener un valor promedio de la distancia de alcance, ya con todo esto datos se procedi a realizar los clculos correspondientes obteniendo los siguientes resultados: en el caso del pndulo balstico, la velocidad fue v = 4.3 m/s 1.41 m/s y para la medicin a travs del alcance mximo fue de v = 4.97 m/s.

1. 2. INTRODUCCIN

Los principios de conservacin son fundamentales para la Fsica. Por medio de estos principios es posible estudiar y predecir la evolucin en el tiempo de muchos sistemas. En el caso especfico de la Mecnica, son de gran importancia los principios de conservacin de la energa, conservacin del momento lineal. En esta prctica se utilizar el principio de conservacin del momento lineal y el principio de conservacin de la energa mecnica para estudiar el funcionamiento de un pndulo balstico. Este es un dispositivo clsico que permite medir la rapidez de disparo un proyectil.

3. MTODOS Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES.

3.1. Determinacin de la Velocidad Inicial por el pndulo balstico. Inicialmente se ajusta el pndulo en el soporte y se verifica que cuelgue libremente. Despus se inserta la esfera en el extremo de la varilla de la pistola empujando hacia atrs hasta que el collar de la varilla enganche en el gatillo y con el pndulo en reposo se dispara el proyectil, el cual se incrusta en el pndulo llevndolo de la posicin inicial a la rampa en donde queda enganchado a un diente y se registra esta posicin segn el nmero de ranuras (hi) y se saca la esfera de la cavidad. Este procedimiento se repite diez (10) veces y se registran los datos. Posteriormente a estos datos se le calcula el promedio (hi), que es la posicin media ms alta. Se lleva al pndulo a dicha posicin, se engancha en el diente ms cercano al valor medio y se mide la altura desde la base del pndulo balstico hasta donde empieza la varilla liviana (h2). Por ltimo se mide la altura en la posicin inicial con los mismos puntos de referencia (h1), se suelta el pndulo y se pesa al igual que el baln.

3.2. Determinacin de la velocidad inicial por la medicin del alcance mximo y la altura. El pndulo se engancha en los dientes de la rampa de modo que no interfiera en el movimiento del baln. Despus se realiza un disparo para observar el lugar de impacto de este en el piso y se adhiere una hoja de papel en dicho lugar. Luego se dispara y se mide el alcance del disparo, desde donde sale el baln hasta el punto de impacto (R). El procedimiento se repite diez (10) veces. Finalmente se mide la distancia desde el suelo hasta donde sale el baln (H).

4. MARCO TERICO.

4.1. Movimiento de proyectilesCualquiera que haya observado una pelota de bisbol en movimiento (o cualquier objeto lanzado al aire) ha observado el movimiento de proyectiles. Esta forma muy comn de movimiento es sorprendentemente simple de analizar si se hacen las siguientes dos suposiciones:1.La aceleracin de cada libre, g, es constante en todo el intervalo de movimiento y est dirigida hacia abajo.2.El efecto de la resistencia del aire puede ignorarse.Con estas suposiciones, se encuentra que la curva que describe un proyectil, que se conoce como su trayectoria, siempre es una parbola.Se denomina proyectil a cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y a continuacin sigue una trayectoria determinada por la fuerza gravitacional que acta sobre l y por la resistencia de la atmsfera. El camino seguido por un proyectil se denomina trayectoria. [2]4.2. Centro De MasaEl centro de masas de un sistema de partculas es un punto que, a muchos efectos, se mueve como si fuera una partcula de masa igual a la masa total del sistema sometido a la resultante de las fuerzas que actan sobre el mismo.Se utiliza para describir el movimiento de traslacin de un sistema de partculas4.3. ImpulsoEl impulso es el producto entre una fuerza y el tiempo durante el cual est aplicada. Es una magnitud vectorial. El mdulo del impulso se representa como el rea bajo la curva de la fuerza en el tiempo, por lo tanto si la fuerza es constante el impulso se calcula multiplicando la F por t, mientras que si no lo es se calcula integrando la fuerza entre los instantes de tiempo entre los que se quiera conocer el impulso. [1]4.4. Cantidad de MovimientoLa cantidad de movimiento es el producto de la velocidad por la masa. La velocidad es un vector mientras que la masa es un escalar. Como resultado obtenemos un vector con la misma direccin y sentido que la velocidad.

La cantidad de movimiento sirve, por ejemplo, para diferenciar dos cuerpos que tengan la misma velocidad, pero distinta masa. El de mayor masa, a la misma velocidad, tendr mayor cantidad de movimiento. [1]4.5. Relacin entre Impulso y Cantidad de MovimientoEl impulso aplicado a un cuerpo es igual a la variacin de la cantidad de movimiento, dado que el impulso es igual a la fuerza por el tiempo, una fuerza aplicada durante un tiempo provoca una determinada variacin en la cantidad de movimiento. [1]4.6. Momento LinealEl momento lineal es un concepto clave en Fsica, dado que es una cantidad que se conserva. Esto quiere decir que, en un sistema cerrado de objetos que interactan, el momento total de ese sistema no vara con el tiempo. Esta cualidad nos permite calcular y predecir lo que ocurrir cuando los objetos que forman parte del sistema chocan unos contra otros. O, tambin, conociendo el resultado de una colisin, podemos deducir cul era el estado inicial del sistema, El momento lineal o cantidad de movimiento se representa por la letra p y se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad. [5]4.7. ColisionesEn una colisin intervienen dos objetos que ejercen fuerzas mutuamente. Cuando los objetos estn muy cerca entre si 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. [5].Para el fin de calcular las velocidades en los mtodos en el presente laboratorio, se tuvo en cuenta las siguientes ecuaciones. (1)En donde;V; velocidad.m; masa del baln.M; masa del pndulo.g; fuerza gravitacional.h; altura promedio a la cual lleg el pndulo a la rampa. (2)En donde;V; velocidad.R; distancia promedio de alcance del baln.g; fuerza gravitacional.H; altura de partida del baln medida desde el suelo.

5. CLCULOS Y RESULTADOS.

5.1. Determinacin de la velocidad inicial por el pndulo balstico.

NoRANURA (mm)

136

236

334

438

538

632

732

832

931

1033

Promedio34.2

Tabla No.1. Relaciona datos experimentales.

La velocidad en este mtodo se calculo por medio de la ecuacin No.1.

m (g)66.9

M (g)165.8

(m+M) (g)232.7

h1 (m)0.087

h2 (m)0.164

Promedio h (m)0.077

Desv Est2.62

CV (%)7.65

IC(mm)31.5236.88

error1.52

Velocidad (m/s)4.3

Tabla No.2. Relaciona datos experimentales, clculos estadsticos y la velocidad.

Calculo de la incertidumbre

V= 4.3 1.41 m/s.

5.2. Determinacin de la velocidad inicial por la medicin del alcance mximo y la altura.

NoRi (cm)Ri (m)

1220.32.203

2223.32.233

3224.82.248

4224.32.243

5222.72.227

6222.22.222

7225.32.253

8226.72.267

9225.72.257

10225.22.252

Promedio2.2405

Tabla No.3. Relaciona datos experimentales.

La velocidad en este mtodo se calculo por medio de la ecuacin No.2.

H (m)0.995

Promedio R2.241

Desv Est0.019

CV (%)0.86

IC (m)2.2292.252

error0.011

error %0.496

Velocidad (m/s)4.97

Tabla No.4. Relaciona clculos estadsticos y la velocidad.

6. ANLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIN.

La diferencia entre las velocidades de los dos mtodos empleados es de 0.67 m/s, la cual es una diferencia bastante marcada; los posibles errores que presentan los mtodos experimentales son en la medicin por parte del experimentador (alturas), la friccin en particular para el mtodo del pndulo balstico que se pudo presentar entre el pndulo y el soporte, y el diente de enganche con la rampa dentada; esto se puede verificar en los clculos estadsticos en la tabla No.2 donde se observa que la desviacin estndar y coeficiente de variacin presentan datos de la posicin de la rampa considerablemente variables; as para que la cantidad de movimiento antes y despus del choque sean iguales, se debe eliminar estas fuerzas de friccin.

Se considera que el experimento ms preciso debe ser el de alcance mximo, ya que en este mtodo se presentan menos fuerzas externas que puedan alterar el movimiento, pues la gravedad es igual en todo el trayecto y la friccin con el aire es despreciable; teniendo en cuenta los datos estadsticos en la tabla No.4 se tiene que la desviacin estndar y el coeficiente de variacin, muestran que los datos de R presentan poca variacin y la mayora de los estos datos se encuentran dentro del intervalo de confianza.

7. CONCLUSIONES

La determinacin de la velocidad del proyectil es mas precisa por el mtodo de alcance mximo, debito a que existen menos fuerzas externas que interfieran en los resultados.

8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.

[1]http://www.fisicapractica.com/estatica-dinamica.php [2]http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/conservacion/balistico/balistico.htm#Fundamentos%20f%C3%ADsicos [3]http://www.aulafacil.com/curso-fisica-movimiento/curso/Lecc-8.htm [4]http://drupal.puj.edu.co/files/OI194_Luis%20Alfredo%20Rodriguez.pdf [5]http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/lentiscal/2-CD-Fiisca-TIC/1-3Dinamica/MomentoLineal.htm