Soy profesor de un curso de introducción a la mecánica. Ayer realizamos un experimento que examinaba las colisiones bidimensionales. Una de las cosas que esperábamos demostrar en el curso de este experimento es que en tales colisiones, el momento se conserva. Curiosamente, uno de mis grupos obtuvo un resultado en el que el momento no se conservaba de forma significativa. Después de revisar sus cálculos, la configuración experimental y la recogida de datos, no pude entender su resultado anómalo.
El experimento es bastante sencillo. Tenemos una pista colocada en una mesa. La pista comienza en vertical, se curva y luego termina en horizontal. La parte horizontal pasa justo por el borde de la mesa. Se coloca un proyectil en la parte superior de la pista y se suelta. En la parte inferior choca oblicuamente con una canica objetivo. Ambas canicas caen al suelo, y la posición en la que caen se registra con papel carbón en una hoja grande de papel de dibujo. Como no hay fuerzas horizontales que actúen sobre ninguna de las dos canicas una vez que chocan, esperamos que las componentes horizontales del momento se conserven.
Para conseguir el impulso inicial, se les dice a los alumnos que dejen que la canica del proyectil caiga al suelo sin que lo impida la canica objetivo. Repiten este proceso diez veces, dibujan un círculo alrededor de los puntos en los que cae la canica y utilizan el centro del círculo como la posición media en la que cayó la canica. Los círculos tenían un diámetro típico de 1,5 cm. Ponen el origen directamente debajo del punto de colisión. Para encontrar el origen se utiliza una plomada. Conectando el origen con el centro de su círculo obtienen su eje x. Así, el sistema de coordenadas se elige de forma que todo su mometum esté en el eje x. El eje y se dibuja con un transportador. La masa del proyectil (y de la diana) se mide con una balanza, y el tiempo de vuelo se mide midiendo la altura de la pista y utilizando la cinemática. Esto les da toda la información que deberían necesitar para encontrar el momento inicial.
El impulso final se encuentra utilizando un proceso similar. Simplemente se registra dónde caen las canicas del objetivo y del proyectil, y se calcula.
Ahora bien, si un grupo tuviera dos canicas idénticas, esperaríamos que el valor absoluto de los componentes y del lugar donde caen fuera equidistante del eje x y estuviera en lados opuestos del eje x, ya que esto es lo que garantiza que no haya impulso en la dirección y. Tuve un grupo que tenía este escenario exacto, excepto que el componente y de la posición de su canica objetivo era -19 cm, y la de su canica proyectil era 8,5 cm. Simplemente no entiendo cómo explicar esto. Yo, y otro AT comprobamos donde dibujaron su origen, y estuvimos de acuerdo en que su origen estaba dibujado de forma razonablemente correcta. Comprobamos sus datos. Su proyectil (impedido y no impedido) y su objetivo aterrizaban donde ellos indicaban en su papel de dibujo. Las canicas no presentaban ninguna diferencia a simple vista. La balanza indicaba una masa idéntica hasta 0,1 gramos (16,4 g y 16,3g). Las canicas parecían chocar con sus centros de masas a la misma altura, ya que su tiempo de vuelo no era visualmente ni auditivamente diferente, por lo que no parece que hubiera ninguna componente vertical inicial de la velocidad.
Realmente no se me ocurre qué otra explicación puede haber. En la mayoría de mis otros grupos, la diferencia porcentual en los valores absolutos de los componentes y del blanco y del proyectil eran inferiores al 5%. Me preguntaba si alguien podría tener alguna otra idea para explicar esto.
