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Péndulo de Newton


Se conoce como Péndulo de Newton1 a un sistema de masas oscilantes que chocan y que permiten comprobar con facilidad el Principio de Conservación de Cantidad de Movimiento. Por su construcción, el movimiento es unidimensional y todas las masas son iguales, lo que simplifica la comprensión de las leyes físicas implicadas.



Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Dos soportes y seis nueces
- Dos varillas largas y dos cortas
- 5 o 6 bolas iguales metálicas, con aro para anudar
- Cordel, tijeras y cinta adhesiva

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Como alternativa puede servir cualquier estructura rectangular rígida, como el marco de un cuadro.
Las bolas pueden ser de otro material, pero conviene que sean rígidas para que el choque sea elástico, lo que descarta las bolas de madera blanda o corcho.
El aro para anudar es importante, las bolas deben quedar colgadas de lo alto. Sujetarlas mediante un orificio en el centro, como cuentas de un collar, no da buen resultado.

Comentarios a la preparación del montaje

En los dos soportes, se sujeta en cada uno las varillas largas sujetas por un extremo con nueces y en posición horizontal.
Se colocan ambos soportes enfrentados, de forma que ambas varillas largas queden a la misma altura, paralelas y separadas por unos 10 cm.
Para dar rigidez al sistema, se sujetan perpendicularmente las varillas cortas entre la varilla vertical de un soporte y el extremo libre de la varilla horizontal del otro soporte, utilizando dos nueces en cada varilla.
Se trata de obtener un rectángulo rígido formado con varillas horizontales.
A cada bola metálica se le pasa un hilo por el aro, de forma que quede colgada de dos hilos de unos 25 cm de largo.
Se hace un nudo sobre el aro para que la bola quede en el centro del hilo y no se desplace.
A continuación, se ata cada extremo libre del hilo a una varilla larga, de forma que la bola pueda oscilar siguiendo una trayectoria paralela a las varillas largas horizontales.
Se repite el procedimiento con las demás bolas.
Las bolas deben quedar perfectamente alineadas. Para hacer este ajuste se alarga o acorta cada hilo de cada bola haciendo girar la lazada que se ha hecho en la varilla larga, de forma que el hilo siempre cuelgue por el lado interior de las varillas. Cuando se logre el alineamiento, se pone un poco de cinta adhesiva en cada lazada, pegándola a la varilla, de forma que se mantenga en posición.
Si las bolas están bien alineadas, al levantar una bola y dejarla caer sobre las demás, las centrales deben quedar quietas y la del otro extremo debe continuar la oscilación de la primera.


Aspectos didácticos


Este trabajo pretende:

- Aplicar la cantidad de movimiento al sistema experimental del Péndulo de Newton.
- Comprobar experimentalmente la conservación de la cantidad total de movimiento antes y después de un choque.
- Aplicar la conservación de la cantidad de movimiento a casos de choques simples.

Los choques simétricos son mucho más fáciles de entender que los asimétricos. Esto de puede observar con claridad cuando se delan caer tres o cuatro de un sólo lado. Estos casos exigen más tiempo de debate y análisis.
Al aplicar este principio a choques reales aparece siempre el problema de los choques con deformaciones. Hay que dedicar tiempo a diferenciar los choques elásticos (sin pérdida de energía cinética) e inelásticos y al papel de la energía y sus transformaciones en los choques.



Montaje del experimento

Bolas alineadas

Tres bolas levantadas contra dos en reposo

Cuatro bolas levantadas contra una en reposo
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