Lectura del sistema
TIEMPO0.00 s
p TOTAL0.00 kg·m/s
E. CINÉTICA TOTAL50.00 J
ESTADOSin chocar
En modo Estudio el display muestra \(p\) total y \(E_c\) total.
En Evaluación se ocultan: calcula \(p = m_1 v_1 + m_2 v_2\) por ti mismo.
Verificación de medida
Con los valores actuales de los controles, calcula la
cantidad de movimiento total y escríbela (kg·m/s):
Historial de la simulación
Muestreo cada 0.1 s (más el instante exacto del choque).
Se limpia al reiniciar o al cambiar parámetros.
Quiz
—
Acierto: +10 puntos. Error: −5 y se reinicia la racha. Tolerancia: ±0.05 kg·m/s.
Guía de la práctica
Relaciones físicas
Cantidad de movimiento de cada deslizador y del sistema:
$$p_i = m_i v_i \qquad p = m_1 v_1 + m_2 v_2$$
En toda colisión (sin fuerzas externas) la cantidad de movimiento total se conserva:
$$m_1 v_1 + m_2 v_2 = m_1 v_1' + m_2 v_2'$$
La elasticidad \(E\) (coeficiente de restitución) relaciona las velocidades de
separación y de aproximación:
$$E = \dfrac{v_2' - v_1'}{v_1 - v_2}$$
Energía cinética de cada cuerpo (solo se conserva la total cuando \(E = 1\)):
$$E_c = \dfrac{1}{2} m v^2$$
Clasificación de los choques
Se denomina choque o colisión a una interacción que ocurre en un intervalo de tiempo muy breve, durante el cual solo se examina el estado de los cuerpos antes y después. Según lo que ocurre con la energía cinética, el deslizador de elasticidad \(E\) reproduce estos tipos:
- Perfectamente elástico (\(E = 1\)): no cambian otras propiedades de los cuerpos que las relativas a su movimiento; la energía cinética total se conserva y la rapidez de separación iguala a la de aproximación.
- Inelástico (\(0 < E < 1\)): parte de la energía cinética se transforma en otras formas (calor, sonido, deformación), por lo que la energía cinética total disminuye. La mayoría de los choques reales son de este tipo.
- Totalmente inelástico o plástico (\(E = 0\)): tras la interacción ambos deslizadores quedan con una misma velocidad y avanzan unidos; la pérdida de energía cinética es máxima.
Importante. Sea cual sea el tipo de choque, la cantidad de movimiento total siempre se conserva si el sistema está aislado (sin fuerzas externas netas); lo que distingue un tipo de otro es únicamente el comportamiento de la energía cinética.
Cantidad de movimiento y energía cinética
Ambas magnitudes miden el movimiento, pero de modo distinto. La cantidad de movimiento resulta útil cuando el movimiento se transmite de un cuerpo a otro; por eso \(p\) total se conserva en todos los choques de este riel, incluso cuando \(E = 0\). La energía cinética es útil cuando el movimiento se transforma en otros fenómenos, de modo que \(E_c\) total solo se conserva en el choque perfectamente elástico (\(E = 1\)).
Cuando \(E < 1\), la diferencia entre la energía cinética antes y después no desaparece: se convierte en energía térmica, sonora o de deformación de los deslizadores. Compáralo en el display: \(p\) no cambia, mientras que \(E_c\) sí disminuye.
Procedimiento
- Fija \(m_1\), \(v_1\), \(m_2\), \(v_2\) y la elasticidad con los controles
(o arrastra los deslizadores sobre el riel para cambiar su posición inicial).
- Calcula a mano la cantidad de movimiento total \(p\) y compruébala en
Verificación de medida (pestaña Lectura).
- Reproduce la simulación y observa el choque; activa los vectores y los
datos numéricos para comparar antes y después.
- Registra tus cálculos en la pestaña Registro y analiza el
historial en Datos.
Resoluciones e incertidumbres
- Masas: resolución 0.1 kg → incertidumbre ±0.05 kg.
- Velocidades: resolución 0.1 m/s → incertidumbre ±0.05 m/s.
- Posiciones (arrastre): resolución 0.02 m → incertidumbre ±0.01 m.
- Validación de \(p\) total: tolerancia ±0.05 kg·m/s.
Para pensar
- Si \(m_1 = m_2\) y \(E = 1\), ¿qué pasa con las velocidades tras el choque?
- ¿Por qué \(p\) total no cambia aunque \(E = 0\)?
- ¿A dónde se va la energía cinética que se pierde cuando \(E < 1\)?
- ¿Qué signo tiene \(p\) si el sistema se mueve, en conjunto, hacia la izquierda?
Registro de mediciones
Calcula la cantidad de movimiento total \(p\) del caso
configurado y guárdala. La app valida tu cálculo contra el valor real.