jueves, 8 de noviembre de 2012

Despues de la huelga practica con el arco

Hoy vamos al patio para intentar medir la velocidad de una flecha con dos métodos diferentes. Por un parte utilizaremos un método basado en medir la energía elástica del arco extendido y por otro utilizaremos las propiedades de los choques vistas en el curso pasado.

1º Método.

Medir la k del arco.
Tiraremos con una fuerza F de la cuerda y medimos la deformación x.
La constante del muelle será k=F/x.

 

Medimos la l para diferentes fuerzas para comprobar que el arco se comporta como un muelle perfectamente elástico. En caso contrario utilizaremos un valor medio para nuestra k.

El valor de la constante es k=269 N/m

¿Cuánta energía almacena el arco completamente extendido?
Utilizamos la expresión vista en clase  E= ½ . k .A2
 la amplitud con el arco completamente extendido 44,5 cm

E = 26,73 J

¿Cuánta velocidad adquiere la flecha?
Suponemos      que toda la energía elástica se transfiere a la flecha. ¿Te parece cierta esta aproximación?, el arco adquiere parte de la energía elástica aunque de todas formas casi toda va a parar a la flecha.
Si la masa de la flecha es m= 17 g = 0,017 kg;     ½ .m.v2 =½ . k .A2  

la velocidad de la flecha al salir del arco será= 55,9 m/s = 201 km/h

2º Método.

La diana es un péndulo. Calcular el periodo del péndulo T
Medimos la longitud l del péndulo y podemos conocer el periodo con la fórmula de clase: 
.

 1,77 s medido con un reloj     l= 79 cm

Medir la amplitud del movimiento pendular provocado por la flecha
La flecha impacta en la diana y provoca un movimiento pendular  cuya amplitud  Ap medimos con una regla.

Ap= 5cm. 79/1,88 = 2,1  cm

Medir la velocidad máxima de la diana.
Es fácil ya que sabemos que la velocidad máxima de un m.a.s. es v= 2.π.Ap/T = 7.8 cm/s= 0,075m/s

Aplicar el principio de conservación de la cantidad de movimiento de los choques:

Cantidad de movimiento antes de chocar la flecha = cantidad de movimiento de la diana
 m.v  =  M . (2.π.Ap/T)      de donde  v= M . (2.π.Ap/T) / m
11.65 . 0,075  =  0,017 . v    v=51,4  m/s = 185 km/h

Los dos métodos proporcionan velocidades parecidas. Parte de la velocidad se pierde por rozamiento con el aire.

  

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