ESTUDIO DEL REBOTE (CASI ELÁSTICO) DE UN CARRITO


Experimentos realizados por alumnos de Bachillerato en el IES Leonardo Da Vinci de Alicante.

 
 
DISEÑO EXPERIMENTAL. CLIP DE VIDEO DEL MOVIMIENTO
GRÁFICAS DEl MOVIMIENTO
VELOCIDAD ANTES Y DESPUÉS DEL REBOTE
ARCHIVOS DE DATASTUDIO

 

 

 

DISEÑO EXPERIMENTAL. CLIP DE VIDEO DEL MOVIMIENTO

 
 

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.

 

 

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.

 
 
 

 

GRÁFICAS DEL MOVIMIENTO

     
 

 

 

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.

 

 
 

 

OBTENCIÓN DE LA VELOCIDAD, ANTES Y DESPUÉS DEL REBOTE

 
 

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.

 

 

 

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.

 
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%).
 
 

 

 

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.