The Trolleys Stick — Where Did the Energy Go?

Mecánica Intermedio Gratis VR · AR
The Trolleys Stick — Where Did the Energy Go? – Mecánica
The Trolleys Stick — Where Did the Energy Go? – Mecánica

Dos carritos de laboratorio se encuentran sobre un carril horizontal. El carrito A avanza hacia el carrito B, que espera en reposo, y unas almohadillas de gancho y bucle en los extremos enfrentados hacen que se queden pegados. Un teléfono sobre un pequeño trípode filma el choque a 240 fotogramas por segundo junto a una cinta métrica, y la escena se reproduce ocho veces más lenta que en la realidad, como lo haría el vídeo a cámara lenta. Tres deslizadores fijan la masa de cada carrito y la rapidez de A; las masas ranuradas aparecen sobre los carritos a medida que las añade. Pulse reproducir y el vídeo se reproduce una sola vez: las almohadillas se aplastan y brillan, y después los dos carritos siguen juntos, más despacio.

Cómo usar esta simulación

Qué observar

La física detrás

Tome como positivo el sentido del movimiento de A. Las almohadillas empujan los dos carritos con fuerzas iguales y opuestas, así que la cantidad de movimiento total no puede cambiar: mA vA = (mA + mB) v′, y v′ = mA vA/(mA + mB). Con los valores iniciales, v′ = 1,0 × 4,0 / 2,5 = 1,6 m/s. La energía cinética antes es ½ × 1,0 × 4,0² = 8,0 J; después, ½ × 2,5 × 1,6² = 3,2 J, de modo que 4,8 J, un 60 %, abandonan el movimiento. No se destruyen. En el modelo son el trabajo realizado al aplastar las almohadillas de espuma, que los ganchos mantienen aplastadas; en un choque real acaban como energía interna de deformación, vibración y calentamiento, más un poco de sonido. La fracción perdida es mB/(mA + mB): un B más pesado pierde una fracción mayor, un A más pesado una menor, y la rapidez de A cambia los julios perdidos pero no la fracción. La tira de película lee la marca central de A cada 8 fotogramas, con 1/30 s entre ellos, sobre el mismo número de intervalos a cada lado del impacto: 0,400 m en 0,100 s dan 4,0 m/s antes, y 0,160 m en 0,100 s dan 1,6 m/s después.

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