Posar de manifest la conservació del moment lineal o quantitat de moviment p en el xoc entre dos carrets.
Quan dos carrets xoquen, com que les forces entre ambdós
són iguals i de sentit contrari (tercera llei de Newton), el moment lineal
total dels dos carrets no canvia. Per tant, si prenem el moment lineal dels
dos carrets abans del xoc i després del xoc, tots dos valors han de coincidir.
En aquest experiment podrem comprovar la conservació del moment lineal
p en el
xoc entre dos carrets.
Si el xoc és elàstic (és a dir, si les forces entre els
carrets son conservatives), també es conservarà l'energia cinètica
total; si no ho és, aleshores es perdrà energia.
En el cas de xocs en una mateixa direcció, com és el cas de l'experiment
que fareu, podem calcular el coeficient de percussió e
com el quocient canviat de signe entre les velocitats relatives dels dos carrets
després i abans del xoc :
Aquest coeficient e està sempre comprès entre els valors 0 i 1 (0 correspon a un xoc inelàstic i 1 a un xoc perfectament elàstic).
Amb dos carrils heu de fer el muntatge esquematitzat a la figura 2; observeu
que un dels carrils té una petita inclinació i l'altre està
situat a continuació del primer i és totalment horitzontal.
Per aconseguir estabilitat en la instal·lació, feu servir els suports,
les barres i les nous (amb el serjant, subjecteu els dos carrils entre si).
A la part superior del carril inclinat situeu-hi un carret de massa m1,
i coloqueu l'altre, de massa m2
(inferior a m1)
gairebé a la meitat del carril horitzontal.
Prepareu la càmera de vídeo (és millor que estigui subjectada
sobre el trípode, per evitar moviments de la càmera) i poseu en
el carril horitzontal alguna referència per prendre la longitud quan
feu l'anàlisi de les dades amb el MultiLab.
Poseu en marxa la càmera i deixeu caure el carret m1
per filmar el xoc dels dos carrets.
Recordeu que heu de posar algun topall al final del carril horitzontal perquè
el segon carret no caigui.
Una vegada realitzada la filmació, n’heu de fer
el tractament: retalleu la seqüència amb els fotogrames que us interessen
i transformeu-la a format AVI. Avui dia aquest procés es pot dur a terme
amb un ampli ventall de programarsi. Si necessiteu ajuda, podeu consultar "Procés
de creació d’un vídeo" en el web del CDEC, dins l’apartat
de recursos i materials relacionats amb l’aula TIC de Ciències1.
També podeu retallar la filmació seguint el protocol "Captura
d’un vídeo digital amb el MovieMaker" ( programa que s'inclós
en les distribucions de Windows XP).
Heu de tenir present que només us interessa l'interval que comença
en l'instant just abans del xoc i que acaba després del xoc. La durada
del vídeo ha de ser de només uns 2
segons.
Desprès d'haver convertit el vídeo a format AVI, utilitzeu el
MultiLab seguint el protocol "Com és el moviment de dos cotxes"2
per obtenir les dades. Cal que tingueu en compte que només us interessen
les posicions horitzontals x.
Assenyaleu les posicions, a cada fotograma, dels dos carrets des del moment
en què el carret 1 inicia el tram horitzontal fins al final del vídeo.
Obtindreu els gràfics corresponents al moviment x(t)
i y(t),
dels quals (sempre que haguem posat l'eix x
paral·lel al carril horitzontal) només us interessen els gràfics
x(t); per
tant, elimineu les components verticals y(t)
que només us dificulten la visualització.
En els gràfics x(t)
heu d'identificar clarament l'instant del xoc i els intervals d'abans i de després
dels xoc que us interessin per als càlculs de les velocitats.
Retalleu la part interessant de les gràfiques i, amb l'ajuja del càlcul
dels pendents de les gràfiques que incorpora el MultiLab, calculareu
les velocitats inicial i final de cada carret.
En els gràfics obtinguts
identifiqueu clarament el moment del xoc.
Són constants les velocitats
del carrets abans i després del xoc?
Quina és la velocitat de
cada carret abans i després de la interacció?
Calculeu el moment lineal de cada
carret abans i després del xoc.
Calculeu el moment lineal total
abans i després del xoc i compareu-los.
Avalueu la diferència entre
aquests dos valors i expliqueu-ne les causes.
Calculeu l'energia cinètica
de cada carret abans i després del xoc.
Calculeu l'energia cinètica
total abans i després del xoc. Es conserva?
Calculeu el coeficient de percussió
e.
Elaboreu un informe de la pràctica
realitzada en el qual figuri una descripció de la pràctica, els
càlculs efectuats, els resultats obtinguts i una explicació de
la diferència entre els valors obtinguts i els que esperàveu obtenir.
1Podeu descarregar-vos el document en format PDF del web del CDEC: http://www.xtec.cat/cdec/recursos/pdf/nntt_fiq/pdf_multilog/proces.pdf
2Podeu obtenir aquest protocol al web del CDEC: http://www.xtec.cat/cdec/recursos/pdf/nntt_fiq/pdf_multilog/cotxes.pdf
Autor d'aquesta pągina: Anton Cortada, professor de l'IES Jaume Vicens Vives de Girona.
Aquesta
obra estą subjecta a una
Llicčncia
de Creative Commons
