Laboratorio 8 Fuerza en el Choque Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad Austral Valdivia, Chile Objetivos: Estudiar la fuerza en el choque y sus consecuencias sobre el movimiento del caro. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Repaso Conceptos y Ecuaciones que debemos dominar para poder aprovechar el laboratorio www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Cinemática: poder comprender el comportamiento de un cuerpo Detenido Velocidad negativa Velocidad positiva, baja Velocidad positiva, alta Aceleración negativa Aceleración positiva, baja Ser capaz de graficar posición, velocidad y aceleración desde alguna de ellas. Aceleración positiva, alta www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Poder calcular la posición y velocidad para cualquier tiempo. Repaso Cinemática: poder describir (calcular) el comportamiento de un cuerpo Caso aceleración constante Posición en el tiempo t [m] Posición inicial (posición en el tiempo t=0) [m] Aceleración [m/s2] Tiempo transcurrido [s] Velocidad en el tiempo t [m/s] Velocidad inicial velocidad en el tiempo t=0) [m/s] Poder calcular la posición y velocidad para cualquier tiempo. Nota: el punto inicial y el signo de la aceleración lo define el usuario según su conveniencia www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Ejemplo: Uso: Sistema de coordenadas: medimos x desde el suelo hacia arriba colocamos en “cero” de nuestra huincha en el origen Situación inicial: disparamos el objeto hacia arriba la velocidad con que despega es de Evolución: la aceleración es la aceleración gravitacional como la dirección es opuesta a nuestro sistema de coordenadas la aceleración debe ser negativa www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Que genera el movimiento? Fuerza cero Impulso (cantidad de movimiento) Fuerza negativa Impulso [kg m/s] Masa [kg] Velocidad [m/s] Fuerza positiva, baja Fuerza positiva, alta Fuerza (2 Ley de Newton, forma general) Fuerza [N (Newton)=kg m/s2] Variación del Impulso [kg m/s] Variación del Tiempo [s] www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Leyes de Newton 1. Inercia 2. Aceleración (ley general, caso masa cte) 3. Acción y reacción La fuerza es un vector y siempre se puede descomponer en componentes ortogonales www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso “Mapa de ángulos” Ángulos complementarios Ángulos en líneas paralelas www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso Capacidad de realizar el movimiento Energía cinética Trabajo/Energía Trabajo/Energía [J (Joule)=Nm=kg m2/s2] Fuerza [N] Camino [m] Energía cinética [J] Masa [kg] Velocidad [m/s] Energía total Energía potencial (gravitacional) Energía total [J] Energía cinética [J] Energía potencial [J] Energía potencial [J] Masa [kg] Aceleración gravitacional [m/s2] Altura [m] www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

¿Porque la deformación es la clave para sobrevivir un accidente? Comerciales Comerciales ¿Porque la deformación es la clave para sobrevivir un accidente? 18 g tiempo de frenado www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Misión Misión Para el carro que acelera por el plano inclinado Estudiar el impacto con un resorte contra un obstáculo: ¿Que fuerza se mide en el tiempo? ¿Con que velocidad vuelve a rebotar? ¿Que tan lejos llego con el rebote? ¿Tras cuanto tiempo volvió a impactar (rebote)? www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Guía 1. Establezca las ecuaciones que describen el movimiento del carro bajando el riel Ayuda: determine la fuerza de tracción (analítico) determine la fuerza normal (analítico) determine la fuerza de roce (analítico) determine la fuerza total (analítico) determine la aceleración del carro (analítico) determine la ecuación de velocidad para el caso que el carro inicia su recorrido desde el reposo (analítico) determine la ecuación de posición para un origen en la posición inicial del carro (analítico) realice la medición y determine el tiempo hasta el impacto (medición) estime el largo del recorrido (medición) estime el coeficiente de roce (calculo) estime la velocidad de impacto (calculo) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Guía 2. Estimar con la curva fuerza vs tiempo la velocidad con que rebota Ayuda: mida la fuerza de impacto en función del tiempo (medición) estime el área bajo la curva el impulso que recibe el carro (calculo) estime con el sistema el impulso que recibe el carro (lectura) estime el impulso con que impacta (calculo) estime el impulso con que rebota (calculo) estime la velocidad con que rebota (calculo) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Guía 3. Predecir el tiempo en que volverá a impactar Ayuda: determine la ecuación de la velocidad para el movimiento ascendente del carro (analítico) estime el tiempo en que el carro alcanza la mayor altura (calculo) determine la ecuación de la posición para el movimiento ascendente del carro (analítico) estime la altura que llega el carro (calculo) verifique que el valor observado corresponde (medición) determine la ecuación de la velocidad para el movimiento descendente del carro (analítico) estime el tiempo en que el carro alcanza nuevamente el medidor de fuerza (calculo) compare el tiempo calculado con el tiempo medido (medición) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Configuración Configuración www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Configuración Unidad CASSY Medidor de fuerza Imán de retención www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Configuración www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Configuración Determinar la masa www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Ejecutar Programa Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida por el sistema: Representación del sistema CASSY www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Elegir escala www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Setear en cero www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Ajustar el tiempo de medición a 10 ms Ajustar el tiempo de duración (12-16 s) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Setear imán www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Definir modo de medir www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Realizar medición – lectura de tiempo www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Nota: dos formas de integrar www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Área igual al impulso total en Ns (calculo del área + lectura) www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Tiempo entre dos rebotes www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Realizar medición – lectura de tiempo + posición máxima www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

CASSY Lab Nota: oscilaciones en la curva por efecto de no estar alineados medidor de fuerza con el resorte. www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08