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ESTUDIO DEL
REBOTE (CASI ELÁSTICO) DE UN CARRITO |
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Experimentos
realizados por alumnos de Bachillerato en el IES Leonardo Da Vinci de
Alicante. |
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DISEÑO EXPERIMENTAL.
CLIP DE VIDEO DEL MOVIMIENTO |
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El objetivo del experimento
es estudiar el rebote de un carrito en una
barrera. Durante su movimiento, el carrito rueda
por un carril de pequeño rozamiento. Por
otra parte, el carrito y la barrera poseen
sendos imanes dispuestos para que el rebote se
produzca con la menor pérdida de energía e impulso.
Con el experimento se trata de evaluar esa
posible pérdida de energía e
impulso en el rebote. |
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Para recoger
mediciones los estudiantes usan un
sensor de posición, que colocan en el
extremo del carril para que pueda
registrar posiciones y velocidades del
carrito a lo largo de todo el movimiento
(ida-rebote-vuelta). Uno de los alumnos
de cada equipo lanza el carrito y otro
maneja el ordenador, donde se registran
los valores de la evolución de las
magnitudes que describen dicho
movimiento.
Tal como se observa
en el clip de video adjunto, el carrito
no llega a "tocar" la barrera durante el
rebote, por lo que se espera que el
choque sea casi elástico, sin
pérdida de energía. |
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GRÁFICAS DEL
MOVIMIENTO |
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Se muestran las gráficas de
la posición y la velocidad obtenidas por uno de
los equipos. Como se observa, sus perfiles
corresponden en términos cualitativos a lo
esperado, al revelar que los movimientos de
aproximación y de alejamiento del carrito
durante un
tiempo corto casi son
uniformes. El rozamiento del carro sobre el carril es muy pequeño y los imanes tienen
un alcance muy corto.
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OBTENCIÓN DE LA VELOCIDAD, ANTES Y DESPUÉS
DEL REBOTE |
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En principio, se puede
evaluar la velocidad del carrito antes y después
del choque trabajando directamente con las
gráficas de la propia velocidad y con los
valores que proporciona el programa de esta
magnitud. Sin embargo, se ha de recordar que el
sensor mide directamente posiciones y obtiene la
velocidad y la aceleración a partir de todas las
posiciones que detecta. Como el programa no
selecciona valores, ni descarta mediciones que
adolezcan de mayor imprecisión, los valores que
proporciona de la velocidad y la aceleración
suelen ser bastante imprecisos. Por eso es mejor
trabajar directamente con las gráficas
de la posición, siempre que sea posible. |
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En este caso, los
estudiantes obtienen la pendiente de la
gráfica de la posición (igual a la
velocidad del carrito) antes y después
del rebote. Comprueban que la
velocidad del carrito es casi igual después
del rebote que antes (ambas velocidades
tomadas seleccionando un
conjunto de posiciones lo más
próximas posible al choque). Por tanto,
concluyen que el rebote es prácticamente elástico,
sin
pérdida de energía al
interaccionar el carro con la barrera. |
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Para resaltar este extremo, es
interesante calcular el
coeficiente de restitución, que, en
este caso, resulta igual a 0.982
(0.274/0.279). Es decir, la barrera
devuelve al carro prácticamente la
totalidad de la energía (98.2%). |
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ARCHIVOS DE
DATASTUDIO: Puedes descargar los
resultados originales del experimento
descrito en esta página. Para abrir el archivo se necesita el programa DataStudio, del que tienen
licencia bastantes departamentos de Física y Química de
institutos de Enseñanza Secundaria. |
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