Electromagnetismo |
Campo eléctrico La ley de Coulomb El motor de Franklin Campo y potencial de una carga puntual Campo y potencial de dos cargas Dipolo eléctrico Línea de cargas. Ley de Gauss. Modelo atómico de Kelvin-Thomson La cubeta de Faraday. Conductores Generador de Van de Graaff Carga inducida en un conductor Esfera conductora en un campo uniforme Un péndulo que descarga un condensador. Condensador plano- paralelo Condensador cilíndrico Condensador con un dieléctrico. Fuerza sobre un dieléctrico Carga y descarga de un condensador
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Fundamentos físicos | |
| En el capítulo de Dinámica, se ha diseñado una experiencia conocida como péndulo balístico, que nos permite calcular la velocidad de una bala que choca inelásticamente contra un bloque que está suspendido de un hilo. La medida de la altura a la que asciende el conjunto formado por la bala y el bloque después del choque, o el ángulo de desviación del hilo respecto de la vertical, nos permite calcular la velocidad de la bala antes del choque. En el capítulo Sólido rígido, construimos un segundo péndulo balístico en el que se sustituye el hilo por una varilla, y el bloque por un cilindro. El conjunto formado por la varilla y el cilindro constituye un sólido en rotación alrededor de un eje fijo. En esta página vamos a describir un experimento, en el que se emplea un circuito RC, para medir el tiempo t de vuelo de una bala entre dos posiciones fijas separadas una distancia d.
Fundamentos físicos
Antes de disparar la bala se carga el condensador C con una batería de tensión V0. Y se observa la tensión que marca el voltímetro (en color amarillo). La bala rompe el circuito en A, y desconecta la batería por lo que el condensador C empieza a descargarse a través de la resistencia R. Como demostramos en la página anterior, cuando un condensador se descarga, la carga del condensador disminuye exponencial mente con el tiempo, luego, la diferencia de potencial V entre las placas del condensador disminuye de forma exponencial con el tiempo.
Donde le producto R·C se denomina constante de tiempo del circuito. Esta descarga prosigue hasta que la bala rompe el circuito en B. El tiempo transcurrido es el cociente entre la distancia x que separa los dos conductores rotos y la velocidad de la bala
ActividadesEn la experiencia simulada cada vez que se pulsa el botón titulado Nuevo se genera un valor aleatorio de la velocidad v de la bala comprendido entre 1 y 10 m/s , que tendremos que calcular. La batería tiene una tensión de V0=10 V. Se construye el circuito RC tomando una resistencia R y un condensador de capacidad C. El producto de ambas magnitudes se introduce en el control de edición titulado Constante de tiempo RC La distancia entre los dos cables rotos está también fijada por el programa y vale x=1.0 m Se pulsa el botón titulado Empieza, la bala se mueve hacia el circuito rompe el primer cable, el condensador empieza a descargarse (tal como se muestra en la gráfica inferior) y luego, rompe el segundo cable, y se interrumpe la descarga del condensador. Se mide la diferencia de potencial V entre las placas del condensador cuando se rompe el segundo cable y el condensador deja de descargarse. Despejamos el tiempo t de la fórmula (1) y luego se despeja v de la segunda fórmula
La velocidad v de la bala que hemos calculado se puede comparar con la proporcionada por el programa interactivo cuando se pulsa el botón titulado Respuesta. Para medir bien la velocidad, hemos de introducir una constante de tiempo RC cuyo valor sea semejante al tiempo que tarda la bala en moverse la distancia x entre los dos cables rotos. Ejemplo:
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Medida de la velocidad
de una bala
(1)
(2)
