COLISIONES Y DISIPACIÓN
BALANCÍN DE NEWTON
Instrucciones:
Toma la bolita de uno de los extremos del Balancín y aléjala del resto. Suéltala y observa qué sucede. Repite la experiencia tomando dos y luego tres bolitas.
Explicación:
Cuando alejas una bolita del resto, y luego la sueltas , estás transformando su energía potencial en energía cinética. El movimiento se transmite a las otras bolitas, pero siempre, luego de un momento, todas las bolitas se detendrán. ¿Por que no puede el movimiento continuar
indefinidamente? Porque la energía inicial se ha disipado. Escucha el choque entre dos bolitas. En ese momento, se ha disipado energía en forma de sonido. Y, aunque no puedas verlo ni sentirlo, las bolitas también se han deformado ligeramente con cada golpe, y el contacto entre ellas ha provocado fricción y calor.
Lo mismo sucede con el material granular cada vez que lo agitamos, es decir, cada vez que le inyectamos energía para poner sus granos en movimiento.
La razón fundamental del por qué un material granular no es simplemente un sólido o un líquido compuesto por átomos del tamaño de un grano, es precisamente porque esas colisiones y esa fricción entre todos los granos, terminan por disipar toda la energía: la arena se enfría rápidamente.
SACO DE ARENA Y PÉNDULO
Instrucciones
Mueve los péndulos de modo que choquen contra la bola de acero y el saco de arena respectivamente. ¿Por qué en uno de los péndulos la energía se disipa tan rápidamente?
Explicación:
lmagina qué ha sucedido al interior del saco de arena: los granos han colisionado Y. friccionado unos contra otros, disipando irreversiblemente la energía cinética entregada por el péndulo. La cantidad de arena al interior del saco es suficiente para absorber la energía que recibe por el golpe del péndulo.
Es importante notar que la energía no se ha perdido, sólo se ha transformado. En este caso, se ha transformado en sonido y calor, producidos por la fricción y la deformación de la bola y el saco. Para estos, esta energía es imposible de recuperar, bajo la forma de energía cinética o potencial. Por eso se trata de un proceso de disipación de energía irreversible. Así, la energía del péndulo se ocupa en aumentar la temperatura y producir sonido. Afortunadamente para nuestros oídos, la energía de las ondas sonoras también termina transformándose en calor.
Algunos ejemplos de la vida cotidiana nos muestran cómo se puede aprovechar esta propiedad del material granular de disipar rápidamente la energía. Algunas carreteras tienen salidas de emergencia para camiones u .otros vehículos pesados que se quedan sin frenos, y las salidas terminan en centros de material granular. Cuando los vehículos chocan, su energía cinética puede ser disipada con mayor rapidez por los granos de arena. Otro ejemplo son las trincheras. Al estar construidas con sacos de arena, se disipa de manera más efectiva la energía de una bala disparada.
¡Sin embargo, también el material granular puede comportarse como un líquido o un gas! Todo depende de la cantidad de energía cinética inyectada a los granos del material.