Objetivo: Utiliza la ley de conservación del momento angular y la expresión de la energía cinética de rotación para analizar una simulación de un choque totalmente inelástico entre dos discos que rotan.
En esta Práctica se analiza nuevamente el choque entre dos discos considerado en la anterior, pero esta vez desde la perspectiva de la ley de conservación del momento angular. Mientras que la ecuación fundamental de la dinámica de la rotación y las ecuaciones de la cinemática permiten obtener las velocidades angulares de los discos, e incluso sus posiciones angulares, en cada instante durante el choque, a partir de la ley de conservación del momento angular solo es posible hallar sus velocidades angulares después del choque. No obstante, una característica distintiva de los choques es, precisamente, que no se presta atención a lo que sucede durante él sino solo antes y después. En esos casos el uso de la ley de conservación facilita la solución.
1. Accede a:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica3/solido/acoplados/conservacion_1.html
Pon en marcha la simulación y haz clic en “Acopla”. Explica por qué es posible afirmar que para el sistema constituido por los dos discos se cumple la ley de conservación del momento angular. ¿Acaso no hay fuerzas de interacción entre ellos durante el choque? Si tienes dificultad para dar la explicación repasa el apartado 3.3 del libro de texto Estática y Rotación del Sólido.
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2. Utiliza la ecuación de conservación del momento angular y los valores de los momentos de inercia de los discos calculados en la Práctica anterior para determinar la velocidad angular común de ellos después del choque. Nota lo fácil y rápido que resulta este cálculo en comparación con los realizados en la Práctica anterior para determinar dicha velocidad.
3. Calcula la energía cinética de rotación del sistema constituido por los discos antes del choque y después de él. ¿Se conserva la energía mecánica en este choque?
4. ¿En qué tipo de energía se transforma parte de la energía mecánica inicial que posee el sistema? Calcula dicha cantidad de energía.
5. ¿Qué velocidades angulares tendrán los discos después del choque, si sus velocidades angulares antes de él son numéricamente iguales, pero de signos opuestos? Contrasta tu respuesta empleando el simulador. ¿Qué sucede en este caso con la energía mecánica total del sistema constituido por los dos discos?
6. Confecciona un informe del trabajo realizado con las respuestas a las preguntas formuladas, las ecuaciones utilizadas, los resultados numéricos obtenidos y unas conclusiones.
