Péndulo balístico
Fundamentos teóricos.
Supongamos un péndulo simple de masa M, sobre el que se lanza una masa m con velocidad inicial v . Supondremos que el choque que se produce entre las dos masas es un choque totalmente inelástico, de forma que ambas masas quedan unidas tras el choque. En este caso, la conservación de la cantidad de movimiento implica que:
mv + 0 = (M+m)v'
Es decir, el péndulo ( y la masa m que se ha unido a él) adquieren una velocidad v' , con lo que se iniciará una oscilación. Si aplicamos el principio de conservación de la energía:
1/2 (M+m)v' 2 + 0 = (M+m)gh
podremos calcular la altura que alcanza el péndulo. A la inversa, si se lanza una masa con velocidad desconocida sobre un péndulo simple en reposo y se mide la altura máxima alcanzada por éste, se puede, utilizando las ecuaciones anteriores, determinar la velocidad que posee la masa m. Como es lógico, el péndulo, después de alcanzar su altura máxima, seguirá describiendo oscilaciones que, en nuestra simulación, no hemos considerado amortiguadas.
Descripción de la simulación.
En la pantalla de la simulación se pueden ver los valores de las masas M y m, 3 kg y 40 g, respectivamente. Si pulsamos sobre el botón Empezar , dará comienzo la simulación, con una velocidad de m generada de forma aleatoria. Puede verse el valor de esta velocidad pu8lsando sobre la opción Ver velocidad inicial. De la misma forma, las opciones Ver fuerzas y Ver traza nos muestran las fuerzas que actúan sobre el conjunto formado por las dos masas y la trayectoria seguida por el mismo. Puede comprobarse que existe una relación directa entre la velocidad de la masa m y el ángulo que se ha desplazado el péndulo, cuyo valor podemos ver representado gráficamente pulsando sobre la opción Ver ángulo.
La vista de la simulación debe verse justo bajo esta línea.