Cinematica Lab 3
Short Description
Download Cinematica Lab 3...
Description
LABORATORIO DE FISICA II
Cinemática
Tema:
Nro. Página: Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
1. INTRODUCCIÓN La cinemática es la rama de la mecánica clásica que se ocupa del estudio de las leyes del movimiento de los cuerpos, independientemente y sin tener en cuenta aquellas causas que lo producen, es decir, la cinemática, se centra y limita a estudiar la trayectoria de un cuerpo en función del tiempo. La palabra cinemática, tiene su origen en un término griego que significa mover. Por ejemplo el transporté, por tren, es un transporté rodado y guiado, que constituye una alternativa del transporte, concepto que engloba el traslado de sistemas materiales de un lugar a otro en el espacio en el cual se aplica la cinemática. Por lo cual en este laboratorio analizaremos y comprenderemos este fenómeno, el movimiento; establecido por la física como Cinemática. Con la ayuda de la computadora y del programa data Studio, de los sensores de movimiento rotacional de la foto puerta con soporte analizaremos el estudio de los movimientos de un móvil y la caída libre de una regla. Todos los movimientos que se observan en la naturaleza - por ejemplo, la caída de una piedra en el aire, un barco surcando el mar, un auto avanzando por la calle - son en realidad muy intrincados (difíciles de comprender). Para entender estos fenómenos es prudente empezar con los ejemplos más simples y pasar gradualmente a los casos más complicados"(Einstein):
Ilustración 1 tren levitación magnética utiliza la cinemática.(bejarano, 2013)
1/18
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
2. OBJETIVOS
Establecer cuáles son las características del movimiento rectilíneo con ace leración constante.
Determinar experimentalmente las relaciones matemáticas que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.
Calcular la aceleración de la gravedad usando los sensores y verificar que la caída de un cuerpo no depende de su masa.
3. MATERIAL Y EQUIPO
Computadora con el software Data Studio (Fig. 1)
Interfase USB link
Sensor de movimiento rotacional(2) Fig2
Móvil PASCAR (5)
Varillas (5)
Sensor fotopuerta Fig.3
Nuez doble (4) Fig.1
Regla Obturadora
Cuerda
Transportador
Regla
Balanza
Calculadora
Guía de laboratorio Fig. 2
Fig. 3
2/18
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
4. INDICACIONES DE SEGURIDAD
Material de seguridad:
Zapatos de seguridad Lentes de seguridad
Análisis de Trabajo Seguro (ATS)
N°
Tareas
1
Recepción de materiales.
Riesgos identificados
Medidas de control del riesgo
Dañar los materiales por posible tropiezo.
Pedir ayuda a uno de los integrantes del grupo, transpórtalos con mucha precaución.
2
Verificar los instrumentos de trabajo
Tener los sensores malogrados y que no se pueda trabajar en el laboratorio correctamente.
Verificar las posibles fallas que puedan tener para poder remplazarlas.
2
Instalación del programa Data Studio con los sensores
Riesgo de descarga eléctrica y daño a estos sensores.
Verificar que los cables estén bien conectados, y tener una buena conexión.
3
Uso del sensor de movimiento rotacional
4 5
Obtener datos de la computadora Uso del Sensor fotopuerta
El móvil de la experiencia se pueda caerse y malograse al iniciar el recorrido Obtener datos erróneos por una mala configuración
Seguir cuidadosamente la guía para la configuración
Daño de la lamina obturadora
Trabajar con mucho cuidado
6
Entrega de materiales.
Pérdida de materiales o dejarlos malogrados.
79
Abandonar el laboratorio
Dejarlo en desorden
Tener un soporte que amortigüe el impacto para poder agarrar el móvil
Verificar que todos los materiales estén completos y ver su correcta funcionalidad. Realizar la limpieza del laboratorio ordenar las mesas de trabajo
Advertencias
ADVERTENCIA
3/18
Leer detalladamente el procedimiento y verificar la correcta parametrización. Verificar que el montaje este debidamente asegurado. Antes de energizar el sistema, el profesor del curso debe verificar las conexiones y dar su visto bueno.
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
4/18
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
5. FUNDAMENTO TEÓRICO Cinemática
Sin tener en cuenta las
Movimiento
causas lo producen
Movimiento es el cambio continuo de posición
(MRUV).
Movimiento rectilíneo uniforme
Su trayectoria es recta y su velocidad
Movimiento rectilíneo que se caracteriza porque su aceleración permanece constante en el tiempo. En este tipo de movimiento el valor de
es constante de aceleración nula
la velocidad aumenta o disminuye esto quiere decir que los cambios de velocidad son proporcionales al tiempo de
desplazamiento
al
transcurrido.
tiempo transcurrido
= = 2−− 1 Aceleración media
Velocidad instantánea
= = 22−− 11
Velocidad de un cuerpo en un instante dado
Aceleración instantánea
Es la caída de los cuerpos que
= lim→
= lim→
poseen
aceleración
conocido como gravedad (g)=9.8
uniformemente al transcurrir el tiempo,
Velocidad media
Razón
Caída libre
= 0+ 0 + 2 = +
LABORATORIO DE FISICA II
Cinemática
Tema:
Nro. Página: Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
6. FÓRMULAS A UTILIZAR
-
-
-
Aceleración
=
(1)
= √
(2)
Velocidad
Error porcentual
x100 = -
-
-
(3)
Error absoluto Eabs = V1 – V2
5/18
(4)
Desviación media
| | ||
(5)
|| | |
(6)
Desviación estándar
LABORATORIO DE FISICA II
Cinemática
Tema:
Nro. Página: Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
7. PROCEDIMIENTO Movimiento rectilíneo uniformemente variado (mruv) 1. Ingresamos al programa Data Studio y creamos e xperimento 2. Configuramos el sensor rotacional a 50Hz y seleccionando posición, velocidad y aceleración lineal, y lo montamos como en la figura 4
Fig. 4 .Sensor de movimiento rotacional. (propia, 2013)
3. Seguidamente armaremos el montaje como presentamos en la figura 5, una vez realizado esto procedimiento continuaremos llenando las tablas 1, 2 y 3 r espectivamente.
Figura 5. Montaje de mruv 4. Para adicionar, solo basta variar las masas a trabajar y asi tendremos diferentes lecturas con 5 cantidades como mínimo.
6/18
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Masa del móvil: 0.2536 Kg
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
Masa del portapesa: 0.010 Kg
TABLA 1 Con la masa de 20 g Numero de medición
1
2
3
4
5
Prom. Total
Velocidad final (m/s)
0.988
1.011
0.996
0.996
1.009
1
0.606
0.597
0.607
0.597
0.613
0.604
Velocidad final (m/s)
1.26
1.2458
1.2315
1.2243
1.2315
1.2315
Aceleración final (m/s2)
0.716
0.716
0.716
0.716
0.716
0.716
Aceleración experimental promedio (m/s2) Análisis
TABLA 2 Con la masa de 40 g Numero de medición
1
2
3
4
5
Prom. Total
Velocidad final (m/s)
1.468
1.470
1.447
1.438
1.468
1.458
Aceleración experimental promedio (m/s2)
1.092
1.100
1.071
1.094
1.087
1.089
Velocidad final (m/s)
1.6287
1.6554
1.6287
1.6954
1.6687
1.655
Aceleración final (m/s2)
1.335
1.335
1.335
1.335
1.335
1.335
Análisis
TABLA 3 Con la masa de 70 g Numero de medición
1
2
3
4
5
Prom. Total
Velocidad final (m/s)
1.88
1.87
1.87
1.86
1.86
1.868
1.86
1.80
1.82
1.80
1.86
1.828
Velocidad final (m/s)
2.035
2.1622
2.1622
2.1834
2.0139
2.1113
Aceleración final (m/s2)
2.1199
2.1199
2.1199
2.1199
2.1199
2.1199
Aceleración experimental promedio (m/s2) Análisis
7/18
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
Para tabla 1: Con un tiempo promedio de 1.72s VF = 1 m/s
Valores medidos
2
a = 0.604 m/s
=
VF = (0.716)(1.72)
=01 m/s
2
Valores calculados
VF = 1.2386 m/s
Velocidad final
Aceleración
Eabs = 1 - 1.2315 = -0.2315 m/s
Eabs = 0.604 – 0.716 = -0.112 m/s
= ||
= ||
x 100= 18.79 %
| ||| = 0.1157 m/s | = 0.1636 m/s | ||
x 100
= 15.64 %
| = 0.056m/s ||| || = 0.079 m/s ||
Para tabla 2: Con un tiempo promedio de 1.24s VF = 1.458 m/s
Valores medidos
2
a = 1.089 m/s
=
=133 m/s
2
VF = (1.335)(1.24)
Valores calculados
VF = 1.655 m/s
Velocidad final
Aceleración
Eabs = 1.458 – 1.655 = -0.197 m/s
Eabs = 1.089 – 1.335 = -0.246 m/s
= ||
= ||
x 100 = 11.90 %
| = 0.0985 m/s | || || = 0.1393 m/s | |
x 100
8/18
= 18.43 %
| = 0.1213m/s ||| || = 0.1739 m/s ||
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
Para tabla 3: Con un tiempo promedio de 1.02s VF = 1.868 m/s
Valores medidos
2
a = 1.828 m/s
=
VF = (2.1199)(1.02)
=211 m/s
2
Valores calculados
VF = 2.1622 m/s
Velocidad final
Aceleración
Eabs = 1.868 – 2.1622 = -0.2942 m/s
Eabs = 1.828 – 2.1199 = -0.2919 m/s
= ||
= ||
x 100 = 13.60 %
x 100 = 13.76 %
|||| = 0.1459 m/s | = 0.1471 m/s | || || = 0.2063 m/s | ||| = 0.2080 m/s || Caída libre 1. Ingresamos al programa Data Studio y creamos e xperimento. 2. Reconocemos y configuramos el sensor fotopuerta. 3. El sensor fotopuerta trabajara con una lamina obturadora, así que debemos tener cuidado al manipular esta. 4. Procedemos a tomar datos con un montaje c omo en la figura 6.
Figura 6. Montaje de caída libre
9/18
Nro.
LABORATORIO DE FISICA II
Página:
Cinemática
Tema:
Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
2
5. Llenamos la tabla 4, calculando el porcentaje de error y asumiendo un valor de 9,8 m/s para la gravedad.
TABLA 4 Numero de medición
1
2
3
4
5
promedio
Velocidad final (m/s)
2.65
2.82
2.73
2.67
2.71
2.7
Aceleración (m/s2)
9.79
9.73
9.75
9.76
9.76
9.758
Longitud recorrida (m)
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
Tiempo (s) Masa total (Kg)
0.1486
0.1329
0.1403
0.1426
0.14252
0.1482 0.0403
Análisis
Valor teórico
Valor experimental
error
Aceleración (m/s2)
9.78
9.76
0.20
= | |
x 100 = 0.20 %
6. Para la tabla 5 usaremos un masa de 50g y procederemos a llenar la tabla. TABLA 5 Numero de medición
1
2
3
4
5
promedio
Velocidad final (m/s)
2.66
2.68
2.83
2.71
2.88
2.75
Aceleración (m/s2)
9.73
9.83
9.76
9.81
9.85
9.796
Longitud recorrida (m)
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
0.30
Tiempo (s) Masa total (Kg)
0.1474
0.1461
0.1317
0.1285
0.13938
0.1432 0.0898
Análisis
Valor teórico
Valor experimental
error
Aceleración (m/s2)
9.78
9.796
0.16
= ||
x 100 = 0.16 %
10/18
LABORATORIO DE FISICA II
Cinemática
Tema:
Nro. Página: Semestre:
II
Grupo:
B
Nº Grupo:
2
5. CUESTIONARIO 5.1. Según el proceso movimiento rectilíneo uniformemente variado MRUV responda
5.1.1. En cada caso ¿Cuál es la diferencia entre el valor teórico y el valor experimental de la aceleración? ¿A qué se debe dicha diferencia?
Porque uno de los factores es el recorrido del móvil que no es un metro en cada caso, sino que tiene un margen de error de 0.04 m El margen de error del peso del móvil. No sé a considerado el peso de la cuerda. El margen de error de la balanza Scout Pro. La fuerza de rozamiento de las r uedas del móvil.
5.1.2. Usando los datos del montaje y la aceleración experimental encontrada, exprese su ecuación posición, velocidad y aceleración.
= +2 5.1.3. Describa las características del montaje que permite justificar su clasificación como movimiento rectilíneo con aceleración constante. Consideramos una aceleración constante a una masa que se mueve en línea recta sin intervenir el sentido de su movimiento por lo tanto e l espacio y la distancia recorrida es la misma.
5.1.4. ¿En qué medida la fuerza de fricción afecta la experiencia? Justifique La fricción es mínima y no se considera en la experiencia.
5.1.5. Muestre y analice tres aplicaciones de MRUV a su especialidad
5.2. Según el proceso caída libre responda: 5.2.1. Según lo obtenido en la tabla 4 y la tabla 5 represente las ecuaciones de posición y velocidad de cada experiencia.
= = 2
11/18
5.2.2. Explique según os datos obtenidos en el experimento ¿Cuál es la evidencia que verifica que la caída de los cuerpos no depende de su masa? La evidencia es que en la tabla 4 la aceleración de la gravedad es aproximadamente igual a la tabla 5, esto se explica que en la caída nada tiene que ven el peso de los objetos. La gravedad de la tierra actúa de tal forma de todas las masas caen igual en el vacio cae a la misma velocidad.
5.2.3. Despreciando las dimensiones de la regla en el experimento, pronostique su posición y velocidad en los instantes 5 y 6 segundos de su caída.
= 2
5.2.4. Para el experimento ¿son despreciables los efectos de la fuerza de fricción con el aire? Fundamente La fricción del aire es mínima así que no afecta al experimento, por lo cual no la consideramos.
5.2.5. ¿Qué causas se puede atribuir al porcentaje de error? -
la fuerza de fricción del aire puede dar un margen de error en la experiencia 5. La diferencia de altura en la que es soltada la regla. La existencia de un angulo al momento de soltar la regla
5.2.6. Exprese las ecuaciones de caída libre considerando los valores obtenidos
= = = ) = ( +
View more...
Comments
