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