Colisiones y Movimiento de

Proyectiles
Práctica #5 - Física I

Integrantes:
1. Angie Nohelia Lima Rodríguez (12111340)- Ing.
Biomédica

2. Emilio Alejandro Cantarero Hernández

(12111141) – Ing. en Sistemas Computacionales

Instructor:
Yosmin Anderson Mánchame Gómez.

“Lo que se presenta en este reporte es el resultado del trabajo en el

aula del laboratorio, del procesamiento de datos y de la investigación
de parte del grupo que lo presenta. Caso de incluir partes copiadas
obtenidas por otros cauces, quedaríamos sometidos a las sanciones
que este tipo de prácticas conllevan”

Fecha de entrega:
8 de marzo de 2022

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 ÍNDICE
I. OBJETIVOS .............................................................................................................................................2
II. PRECAUCIONES EXPERIMENTALES ............................................................................................3
III. RESUMEN ............................................................................................................................................4
IV. COMENTARIOS PARA EL VALOR DE LA FÍSICA....................................................................5
Historia del estudio de las colisiones: ........................................................................................5
Aportaciones que diferentes científicos y la consolidación de la teoría sobre
choques (o colisiones) en física ....................................................................................................6
El movimiento y sus equivocas representaciones: ................................................................7
¿Qué es un proyectil? .......................................................................................................................9
V. HOJA DE DATOS ............................................................................................................................. 10
ACTIVIDAD A .................................................................................................................................... 11
ACTIVIDAD B ..................................................................................................................................... 13
ACTIVIDAD C .................................................................................................................................... 15
VI.CÁLCULOS ......................................................................................................................................... 16
VII. RESULTADOS ................................................................................................................................. 25
VIII. CUESTIONARIO ........................................................................................................................... 30
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................................... 33

TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Ejemplo del simulador de choques ......................................................................4

Ilustración 2. Cañón ...............................................................................................................................5
Ilustración 3. Proyectil ..........................................................................................................................8
Ilustración 4. Tramo curvo ..................................................................................................................9

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 I. OBJETIVOS

1. Diferenciar la colisión inelástica de la colisión elástica.

2. Comprobar las leyes de las colisiones.

3. Determinar cómo cada parámetro (altura inicial, ángulo de tiro, rapidez inicial,
masa, diámetro y altitud) afectan la trayectoria de un objeto, sin resistencia
del aire.
4. Estimar dónde caerá el objeto dadas las condiciones iniciales.
5. Observar como el movimiento en 𝑥 y 𝑦 son independientes.

II. PRECAUCIONES EXPERIMENTALES

• En el simulador de choques, es necesario ajustar el modo del simulador con

respecto al tipo de choque esperado.

• Activar el modo “Lento” del simulador de proyectiles, esto con el objetivo de

apreciar mejor la simulación en proceso.

• Asegurar que el valor de la gravedad configurado es el correspondiente a la

gravedad de la tierra

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 III. RESUMEN

En primer lugar, utilizamos un pequeño simulador de colisiones para probar la teoría

de los choques elásticos. Dicho simulador, es bastante sencillo. Una pequeña interfaz

compuesta por dos carritos a los cuales podemos asignarles diferentes valores de
masa y velocidad. La primera prueba fue realizada con velocidades iguales en ambos

vehículos, pero con una diferencia de 1 kg en sus masas. El resultada de dicha prueba

se resume a que el carrito con la menor pasa, obtuvo una mayor velocidad en

dirección contraria a su desplazamiento original, esto debido al impacto contra el

carrito de mayor masa. Se realizaron distintas pruebas, con resultados similares.

Posteriormente, se realizaron
pruebas bastante similares a las
anteriores, haciendo uso del

mismo simulador, pero

utilizando el modo de colisión

inelástica. La primera simulación

se llevó a cabo con valores de 6 y

Ilustración 1. Ejemplo del simulador de choques

3 m/s para las velocidades
respectivamente, e iguales valores
de masa en kilogramos para ambos carritos, en este caso 1 Kg, el resultado, al ser un
choque inelástico, ambos carritos se desplazan juntos a una velocidad de 1.5 m/s.

De igual forma, se realizaron más simulaciones similares, con resultados parecidos.

4
Finalmente, y con el objetivo de estudiar

el movimiento de proyectiles, se hizo uso

de un simulador, un tanto extraño hemos

de decir, en el cual se disparaba un piano

desde un cañón. Usando valores de 19

m/s para la velocidad inicial del disparo, y

69° para su ángulo de inclinación.

Obtuvimos un resultado de 24.6 m para la

distancia recorrida por el piano disparado. Ilustración 2. Cañón

IV. COMENTARIOS PARA EL VALOR DE LA FÍSICA

Historia del estudio de las colisiones:

La física de colisiones nació en plena revolución del siglo XVII. Pero en física de René

Descartes (1596-1650), sin vacío ni interacciones a distancia, donde materia y

extensión eran sinónimos, la única forma posible de interacción entre los cuerpos
era a través de un contacto directo (choque o colisión). También podemos encontrar

que el precursor de la nueva corriente científica del siglo XVII fue Marcus Marci quien

en Física realizó importantes contribuciones en óptica. Pero sin duda su libro más
importante fue el De proportionemotus (1639) que contiene la primera teoría de
colisiones entre cuerpos, dando detalladas descripciones de distintos experimentos

realizados por él.

En 1668, la Real Sociedad de Londres propuso a la consideración de los matemáticos,

la teoría de la colisión de los cuerpos y presentasen una proposición correcta y

definitiva de ello. John Wallis, Christopher Wren y Christian Huygens ofrecieron

soluciones similares y correctas, todas basadas en lo que hoy se conoce como

5
conservación del momento lineal, pero, mientras que Wren y Huygens reducían su

teoría a las colisiones elásticas, Wallis tuvo en cuenta también las colisiones

inelásticas.

El fruto de estos trabajos apunta al descubrimiento de la primera ley de conservación.

En particular Huygens demuestra experimentalmente que el momento de una

dirección fija antes de la colisión de dos cuerpos es igual al momento en esa

dirección tras la colisión.

Como se puede ver a través de esta breve historia, los precursores desde la Real
Sociedad de Londres, de una forma experimental en un sentido estricto; estos
científicos de la época, también se ven mediatizados por las construcciones

matemáticas, dispuestas en el discurso de la ciencias tanto teóricas como

experimentales en el momento, bien sea que llevan consigo una carga conceptual
dispuesta quizás desde Descartes y Marcus Marci; Aunque paradójicamente este

último puede también estar influenciado por un manuscrito (manuscrito Voynich),

que hasta la fecha no se ha podido descifrar lo que en él yace. Estas son las cargas

conceptuales que de una u otra manera determinan lo que por ciencia y

experimentación se entiende. Entonces podríamos decir que por intermedio de
muchos científicos experimentales y sus resultados es que Isaac Newton logra

consolidar el cálculo y sus leyes de física clásica, hoy vigentes para la enseñanza de
las ciencias.

Aportaciones que diferentes científicos y la consolidación de la teoría sobre

choques (o colisiones) en física
Resaltando las aportaciones que diferentes científicos y la consolidación de la teoría

sobre choques (o colisiones) en física que intrínseco llevaba el principio hoy en día

conocido como, conservación del momento y conservación de la energía para un

6
sistema aislado idealmente. Bien sea que al poco tiempo la Mecánica nace de la

mano de Newton, inicialmente, y luego se desarrolla con personajes de la talla de

D’Alembert, los hermanos Bernoulli, LaGrange, Euler y Hamilton. Se dedica este

trabajo a hacer una experimentación basada en las colisiones tradicionalmente

clásicas en el contexto de la física y también con una mirada más contemporánea en

las nuevas tecnologías que tenemos a la mano. Citamos de antemano la nota J.

Hernando Ballesteros en la revista mínima acción “El principio Antrópico establece

que el mundo en que vivimos es, inevitablemente, el mundo que vivimos. También

inevitable es, para la física, acudir a la noción de Fuerza al tratar de explicarlo,

cualquiera y como quiere que este sea”. Que es un punto de referencia al tratar de
explicar los fenómenos que se nos presentan o representamos, por medio de

interacciones de fuerzas bien sea para constatar, encontrar resultados, constantes, o

experimentación estricta. Dándonos la licencia para el estudio de las colisiones

elásticas e inelásticas.

El movimiento y sus equivocas representaciones:

En 1632, el gran Galileo Galilei (1564-1642), padre de la ciencia moderna, en su obra

Diálogos sobre los dos grandes sistemas del mundo, ptolemaico y copernicano

enunció la ley del tiro parabólico, según la cual: “Si un proyectil está sometido tan
solo a una fuerza de impulso inicial y a la permanente atracción gravitatoria (se decía

"su peso", antes de Newton), describirá una parábola”. Luego se determinó que dicha

curva viene dada por la siguiente ecuación de segundo grado:

• Donde: (x, y) es cada posición del proyectil

• g = 9,8 m/seg2 es la aceleración de la gravedad

• α es el ángulo de elevación con que sale el proyectil

7
 • v0 es la velocidad inicial

Esa es la trayectoria ideal, en el vacío. En la realidad, la resistencia del aire o el viento

(sobre todo para proyectiles muy ligeros) pueden alterar un poco esa forma.

La parábola es una curva simétrica respecto de un eje que pasa por un punto de esta,

llamado vértice. En el tiro parabólico, el vértice es el punto más elevado de la

trayectoria.

Galileo estudiaba los proyectiles usados en las guerras, sentando las bases de la

balística. Por algo, las academias de artillería fueron lugares de estudio matemático.

Es curioso observar dos dibujos de la época donde se conjeturaban otras trayectorias

de proyectiles.

El primero aparece en un libro escrito por el holandés Daniel Santbech en 1561, cuyo

título era Problematum Astronomicorum et Geometricorum Sectiones Septem. Nos

presenta un proyectil que, tras un ascenso rectilíneo, cae a plomo.

Ilustración 3. Proyectil

8
El segundo es de 1684 y un poco más realista, con un breve tramo curvo, pero

todavía no es acorde con el descubrimiento de Galileo. Aparece en el libro de S.

Sturmy The Mariners Magazine or Sturmy’s Mathematicall and Practicall Arts:

Ilustración 4. Tramo curvo

¿Qué es un proyectil?
Un proyectil es cualquier cuerpo que se lanza o proyecta por medio de alguna fuerza

y continua en movimiento por inercia propia. Un proyectil es un objeto sobre el cual

la única fuerza que actúa es la aceleración de la gravedad, la cual influencia el
movimiento vertical del proyectil.

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V. HOJA DE DATOS

10
ACTIVIDAD A

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12
ACTIVIDAD B

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14
ACTIVIDAD C

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VI.CÁLCULOS

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17
18
19
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21
22
23
24
 VII. RESULTADOS

1. Diga si el momentum se conserva en cada uno de los casos. Explique por

qué.

En base a los cálculos realizados se demuestra que el momentum lineal se conserva,

porque en ambas actividades A y B los valores son equivalentes entre sí, ya que la
fuerza resultante que actúa sobre el cuerpo o sistema es nula y su momentum total
es constante y de igual manera se conserva, el cual se comprueba con la ley de
conservación, en donde se establece que “Si la fuerza total externa sobre el sistema
es continuamente nula, su momentum total se mantiene constante en el tiempo”.

25
 2. Diga si la energía cinética se conserva en cada uno de los casos. Explique
por qué.

La energía Cinética es conservada solamente en los choques elásticos, y como se

puede ver en sus respectivas tablas en estos dos tipos de choques sus valores no son
equivalentes, son distintos, tanto para el choque elástico como inelástico. De
acuerdo a los conceptos de los choques solo la colisión elástica conserva energía
cinética.

26
3. Presentar los cálculos de momentum en la Tabla 2 y Tabla 5

27
4. Presentar los cálculos de energía cinética en la Tabla 3 y Tabla 6.

28
Movimiento de Proyectiles

1. Presentar, en un cuadro comparativo, los datos simulados con los datos

calculados del piano.

29
 VIII. CUESTIONARIO

1. ¿En qué tipo de choque se puede ver un faltante de energía? ¿En qué
tipos de energía se ha convertido ese faltante?

Un choque inelástico es en el que hay una pérdida o faltante de energía cinética, lo

cual hace que se convierta en una conservación del momento, ya que la energía
cinética se transfiere a algo más, pero la energía cinética no se conserva ya que parte
de ella se transforma en otro tipo de energía en el proceso de deformación de los
cuerpos.

2. ¿Qué es un choque elástico? De un ejemplo.

Un choque elástico es un choque en el cual no hay pérdida de energía cinética en el

sistema como resultado del choque, y algunos ejemplos son los choques de las bolas
de billar o los choques entre partículas subatómicas.

3. ¿Qué es un choque inelástico? Dé un ejemplo.

Un choque inelástico es en el que hay una pérdida o faltante de energía cinética,

mientras que, si tiene una conservación del momento, un ejemplo es el choque de
dos carros uno con una masa gigantesca y de un metal blando y el otro con masa
pequeña y una gran velocidad, o también cuando dejamos caer un pedazo de
plastilina al piso, sucede que el cuerpo se deforma.

4. En un choque totalmente inelástico entre dos objetos que se unen

después del choque, ¿Es posible que la energía cinética final del sistema
sea cero? De ser así, cite un ejemplo en el cual pudiera ocurrir esto. Si la
energía cinética final es cero, ¿Cuál debe ser la cantidad de movimiento
inicial del sistema? ¿La energía cinética inicial del sistema es igual a cero?

En un choque totalmente entre dos objetos se unen, si toda la energía cinética inicial
se transforma o transfiere del sistema, nada se mueve después de la colisión. En
consecuencia, la cantidad de movimiento final del sistema necesariamente es cero y
la cantidad de movimiento inicial del sistema por lo tanto debe ser cero.

Un ejemplo muy común es el de dos pelotas con la misma masa, pero distintas
direcciones, donde si su energía cinética es 0 por lo tanto la cantidad de movimiento
individual de cada una de las pelotas será 0, porque el movimiento individual es el

30
mismo solo que su dirección es distinta. Además, si la energía cinética final es 0 su
cantidad de movimiento es 0 y a pesar que la cantidad de energía cinética inicial
pueda ser igual a 0 porque la fórmula de la energía cinética colaborara en que los
signos negativos se desaparezcan ya que se está elevando al cuadrado.

5. Una camioneta muy pesada choca de frente contra un automóvil

compacto muy ligero. ¿Cuál de los siguientes enunciados acerca del
choque es correcto?

a. La cantidad de energía cinética que pierde la camioneta es igual a la cantidad de

energía cinética que gana el auto compacto.

b. La cantidad de movimiento que pierde la camioneta es igual a la cantidad del

movimiento que gana el auto compacto.

c. Durante el choque, el auto compacto experimenta una fuerza considerablemente

mayor que la camioneta.

R// a. La cantidad de energía cinética que pierde la camioneta es igual a la cantidad

de energía cinética que gana el auto compacto. Ya que no puede ser creada la
energía solamente ser transformada en este caso se transfirió.

6. Investigue sobre el papel del colisionador de partículas en el

descubrimiento del Bosón de Higgs.

El bosón de Higgs es el que ayuda a que todas las partículas tengan masa, además
completaba el Modelo Estándar de Física de Partículas. A una partícula fundamental,
el bosón de Higgs, se le ha llamado la partícula de Dios a menudo ya que es la única
partícula predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas que aún no ha sido
descubierta.

1. ¿Por qué a este tipo de movimiento se le denomina parabólico?

El movimiento es la acción y efecto de mover, por su parte, refiere a hacer que

un cuerpo abandone el lugar que ocupa y pase a ocupar otro, o a agitar una parte
del cuerpo o una cosa. El movimiento, por lo tanto, puede ser el estado de un cuerpo
mientras cambia de lugar o de posición. Y se le llama movimiento parabólico,
porque, es el que realiza un cuerpo cuya trayectoria traza una parábola. Esta
trayectoria se corresponde con el movimiento ideal de un objeto que está sujeto a
un campo gravitatorio uniforme y que se mueve sin que el medio le oponga
resistencia.

31
 2. ¿Cómo se comporta la componente horizontal del movimiento
parabólico de un proyectil?

La componente horizontal se mantiene constante a lo largo de la trayectoria de un

objeto.

3. ¿Cómo se comporta la componente vertical del movimiento

parabólico de un proyectil?

En cambio, la velocidad vertical primeramente es positiva (si el proyectil se lanza

hacia arriba) y comienza a disminuir hasta que se hace cero y luego cambia de
dirección apuntando hacia abajo, de acuerdo a la teoría se puede ver que la
componente vertical presenta cambios y no es constate en su trayectoria debido a
lo que es la gravedad.

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 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Muzás, J. (30 de enero de 2021). Antes de Galileo. Obtenido de Matemáticas en tu

mundo: https://matematicasentumundo.es/HISTORIA/historia_antesdeGalileo.htm

WEBNODE. (2014). Colisiones: Historia. Obtenido de WEBNODE:

https://colisiones5.webnode.es/historia/

33