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  • Se dispara una bala de rifle de 12 g con una velocidad de 380 V en una masa de péndulo balístico de 6 kg suspendida del cordón de 70 cm de largo ¿Qué altura vertical a través de la cual se eleva?
    He aquí cómo resolver este problema, que implica los principios de conservación del impulso y la conservación de la energía:

    1. Conservación del impulso

    * Antes de la colisión: La bala tiene impulso (m₁v₁) y el péndulo está en reposo (m₂v₂ =0).

    * Después de la colisión: La bala y el péndulo se mueven juntos como una unidad (M₁ + M₂) con una velocidad común (V ').

    La conservación de la ecuación de momento es:

    m₁v₁ + m₂v₂ =(m₁ + m₂) v '

    2. Resolviendo la velocidad común (V ')

    * m₁ =0.012 kg (masa de bala)

    * V₁ =380 m/s (velocidad inicial de la bala)

    * m₂ =6 kg (masa de péndulo)

    * V₂ =0 m/s (velocidad inicial del péndulo)

    Sustituya los valores en la ecuación de impulso y resuelva a V ':

    (0.012 kg) (380 m/s) + (6 kg) (0 m/s) =(0.012 kg + 6 kg) V '

    V '≈ 0.76 m/s

    3. Conservación de la energía

    * inmediatamente después de la colisión: El sistema tiene energía cinética (1/2 (m₁ + m₂) v'²).

    * en el punto más alto: El sistema tiene energía potencial (M₁ + M₂) GH, donde H es la altura vertical que aumenta.

    La ecuación de conservación de la energía es:

    1/2 (m₁ + m₂) v'² =(m₁ + m₂) gh

    4. Resolviendo la altura vertical (h)

    * V '≈ 0.76 m/s (calculado arriba)

    * g =9.8 m/s² (aceleración debido a la gravedad)

    Sustituya los valores en la ecuación de energía y resuelva por H:

    1/2 (0.012 kg + 6 kg) (0.76 m/s) ² =(0.012 kg + 6 kg) (9.8 m/s²) H

    H ≈ 0.029 m

    Por lo tanto, el péndulo balístico aumenta aproximadamente 0.029 metros (o 2.9 centímetros) verticalmente.

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