Conservació de la quantitat de moviment

Solucions

El gràfic de la figura 3 ha estat obtingut amb el MultiLab a partir de les dades captades a través de l'anàlisi del vídeo. En el gràfic de color blau, que correspon al carret 1 (0,38 kg), s'hi veu clarament l'instant del xoc: observem un canvi en el pendent que correspon al moment del xoc (aproximadament als 6 s del gràfic). Ajustant una recta al tram just abans del xoc i una altra al de després del xoc, es poden obtenir les velocitats del primer carret (els pendents d'aquestes rectes). En el gràfic de color rosa, corresponent al segon carret (0,18 kg), observem que inicialment està aturat. Si s'ajusta una recta al tram de després del xoc (entre les fletxes, en el gràfic) en podem obtenir la velocitat. Els valors obtinguts en aquest cas van ser els següents:

Suggeriment d'ampliació
Des del MultiLab, podeu exportar les dades a l'Excel i fer una columna nova determinant la posició del centre de masses del sistema (CM), i després representar-lo gràficament en funció del temps. Així es pot observar que el CM es mou amb velocitat constant, com si no hi hagués xoc, tal com indica el gràfic de la figura 4.

A partir del pendent d'aquest gràfic podeu determinar la velocitat del CM. També podeu construir noves columnes amb les posicions de cada carret respecte al CM i representar aquestes posicions en funció del temps. Obtindreu un gràfic com el de la figura 5   També podeu repetir l'experiència diverses vegades, per la qual cosa us caldrà fixar el punt de partida del primer carret en el carril inclinat perquè la velocitat abans del xoc del primer carret sigui aproximadament la mateixa en cada experiència.

Qüestionari

En els gràfics obtinguts, identifiqueu clarament el moment del xoc.
Aproximadament, als 6 s (just quan el carret 2 abandona la posició estàtica).
Són constants les velocitats del carrets abans i després del xoc?
Sí, podem observar que els gràfics s'aproximen a rectes (el seu pendent és la velocitat).
Quina és la velocitat de cada carret abans i després de la interacció?
Els resultats de la taula.
Calculeu el moment lineal de cada carret abans i després del xoc.
Els resultats de la taula.
Calculeu el moment lineal total abans i després del xoc i compareu-los.
Utilitzant dues xifres significatives obtenim 0,44 kg m/s, exactament el mateix valor abans i després del xoc.
Avalueu la diferència entre aquests dos valors i expliqueu-ne les causes.
En cas que els valors fossin diferents, això es podria deure al fregament dels carrets amb el terra (impuls extern al sistema) i als errors en la mesura, perquè encara que el xoc no fos perfectament elàstic el moment lineal es conserva.
Calculeu l'energia cinètica de cada carret abans i després del xoc.
Carret 1: 0,26 J i 0,05 J; carret 2: 0 i 0,16 J.
Calculeu l'energia cinètica total abans i després del xoc. Es conserva?
0,26 J i 0,21 J. No es conserva l'energia. Per tant, el xoc no és perfectament elàstic. Hi ha una pèrdua de 0,05 J.
Calculeu el coeficient de percussió e.
e = -(1,33 - 0,52) / (0 - 1,16) = 0,70
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.

Autor d'aquesta pàgina: Anton Cortada, professor de l'IES Jaume Vicens Vives de Girona.

Aquesta obra està subjecta a una
Llicència de Creative Commons