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DISEÑO EXPERIMENTAL |
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Se quiere estudiar el impulso
que comunica una bola en un choque violento,
casi inelástico. Para ello se dispone de un
plano inclinado en cuyo final se coloca el
sensor de fuerza sujeto con firmeza. |
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Sin cambiar la
inclinación del plano, se deja caer la
bola desde diferentes posiciones. Así se
obtienen distintas velocidades en el
impacto o, lo que es igual, distintas
cantidades de movimiento que porta la
bola en el momento del impacto. |
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Durante el impacto, la bola
ejerce una fuerza variable sobre el sensor
tanto mayor cuanto mayor sea la cantidad de
movimiento que porta. Como el sensor detecta la
fuerza ejercida, nos proponemos medir el impulso
(igual a la variación de la cantidad de
movimiento de la bola) recogiendo los resultados
en una gráfica fuerza-tiempo. A escala
macroscópica el choque es casi inelástico,
puesto que la bola apenas rebota y se detiene
rápidamente tras el impacto. Pero,
paradógicamente, el experimento pondrá a prueba
la propia elasticidad del sensor, necesaria para
poder detectar la fuerza que la bola ejerce
sobre él durante esos impactos brevísimos. |
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RESULTADOS Y
CONCLUSIONES |
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Se adjuntan las gráficas
fuerza-tiempo correspondientes a cuatro ensayos en los
que se dejó caer la bola desde alturas crecientes (20cm,
30cm, 40cm, 50cm) en las que se
calculó el impulso usando la aplicación del programa que
permite medir el área encerrada por la propia gráfica
fuerza-tiempo. |
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Distancia de caída: 20cm
Duración del impacto: 13 ms
Valor medio de la fuerza: 6,68 N
Valor del impulso: 0,087 N·s |
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Distancia de caída: 30cm
Duración del impacto: 14 ms
Valor medio de la fuerza: 6,99 N
Valor del impulso: 0,098 N·s |
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Distancia de caída: 40cm
Duración del impacto: 13 ms
Valor medio de la fuerza: 9,44 N
Valor del impulso: 0,122 N·s |
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Distancia de caída: 50cm
Duración del impacto: 12 ms
Valor medio de la fuerza: 10.71 N
Valor del impulso: 0,123 N·s |
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Como se observa, los resultados
indican que, aunque la fuerza media aumenta alrededor de
un 50% (desde 6,48 a 10,71 N) con picos
máximos de 13 a 20 N, la duración del
impacto se mantiene prácticamente constante (dentro de
los errores experimentales) en un intervalo 12-14 ms.
Aunque son pocos los ensayos realizados de este
resultado se deduce que, aunque los choques de la bola
contra el sensor de fuerza sean casi inelásticos (la
bola apenas rebota), el sensor es capaz de medir la
fuerza del impacto durante un brevísimo intervalo de
tiempo en el que posee una gran elasticidad y precisión.
Dicho en otras palabras, el sensor de fuerza puede
recibir un impulso suficiente para absorber casi toda la
energía y la cantidad de movimiento que porta la bola. |
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