Acerca de este experimento
Envía dos carritos uno hacia el otro y compara sus velocidades antes y después del contacto. Elige una colisión elástica o reduce el coeficiente de restitución para eliminar energía cinética y conservar el momento total. Los carritos comienzan separados 4 m y tienen cuerpos de 0,5 m de ancho; la cámara los sigue para que ambos permanezcan visibles.
Objetivos de aprendizaje
- Aplica la conservación del momento a una colisión aislada de dos cuerpos
- Usa la restitución para distinguir entre colisiones elásticas e inelásticas
- Diferencia la conversión de energía cinética de la conservación del momento
- Compara las gráficas de velocidad frente al tiempo de las colisiones elásticas e inelásticas.
Cómo usarlo
- 1Reproduce la colisión predeterminada y observa los cambios de velocidad en el mismo instante de contacto.
- 2Iguala ambas masas y establece la restitución en 1. Comprueba que los carritos intercambian sus velocidades.
- 3Establece la restitución en cero y compara la velocidad final común con el momento total dividido entre la masa total.
- 4Elige velocidades iniciales que hagan que los carritos se separen. Comprueba que no se produce ninguna colisión y que no se pierde energía cinética.
- 5Haz que el carro B tenga cuatro veces la masa del carro A y envía A contra B, que está en reposo, con un coeficiente de restitución de 1. Describe qué le ocurre a A.
- 6Usa el control deslizante del tiempo para detenerte justo antes y justo después de la colisión y comprueba que el momento lineal total se mantiene igual.
El modelo
Supuestos
- El movimiento es unidimensional sobre una pista horizontal sin fricción y sin impulso horizontal externo.
- La colisión es instantánea. No se simulan la deformación de los carros, la producción de sonido ni el perfil temporal de la fuerza de contacto finita.
- La anchura de ambos carros se fija en 0,5 m, independientemente de la masa. La cámara en movimiento cambia la escala de la imagen.
- Para e = 0, los carros comparten una velocidad final común y permanecen en contacto. La energía cinética transformada no se atribuye a ningún proceso interno específico.
Pruébalo en clase
- Q1¿Puede el momento lineal total ser cero mientras que la energía cinética total es positiva?
- Q2En una colisión elástica entre masas iguales, ¿por qué se intercambian las velocidades?
- Q3¿Por qué se conserva el momento lineal en una colisión con coeficiente de restitución cero aunque disminuya la energía cinética?
- Q4Un camión pesado y un coche pequeño chocan de frente y quedan unidos. ¿Cuál de los dos experimenta un mayor cambio de velocidad? ¿Cuál experimenta un mayor cambio de cantidad de movimiento?
- Q5¿Por qué los ingenieros de seguridad vial quieren que los coches se deformen en lugar de rebotar?
Preguntas frecuentes
¿Por qué no se produce ninguna colisión con algunos valores de velocidad?
El carrito de la izquierda debe moverse hacia el de la derecha más rápido de lo que este se aleja. Si u1 es menor o igual que u2, la distancia entre ellos nunca disminuye.
¿Por qué se amplía la imagen cuando los carritos se separan?
La cámara sigue a ambos carritos. Las velocidades numéricas, el tiempo de colisión y la cantidad de movimiento conservada se expresan en unidades físicas y no dependen de la escala de la cámara.
¿Adónde va la energía cinética perdida?
En una colisión real, se transforma en calor, sonido y la energía necesaria para deformar permanentemente los objetos. La cantidad de movimiento no puede perderse del mismo modo porque los dos carritos se empujan entre sí con fuerzas iguales y opuestas durante el mismo tiempo.