Física Mecánica

LABORATORIO D EFÍSICA I CINEMÁTICA (M.R.U.A.) Preparado por: Víctor Peralta A. Aprobado por: Julie Mendoza Mendoza

Fecha de vigencia: OTOÑO 2012

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1. APRENDIZAJES ESPERADOS: -

Realiza aplicaciones de sistemas de movimiento en una dimensión.

2. INTRODUCCIÓN / ANTECEDENTES (Marco teórico): El problema que se plantea fue resuelto por Galileo a principios del siglo XVII, al ocurrírsele la genial idea de sustituir el movimiento de caída libre, por el movimiento de caída a lo largo de un plano inclinado. Galileo tuvo que recurrir a sofisticados procedimientos para medir el tiempo que invertía una bola de bronce al caer por un carril de doce codos de longitud y ligeramente inclinado. A partir de esta experiencia Galileo llegó a la conclusión que las distancias recorridas por la bola en tiempos iguales se incrementan en la proporción de los números impares 1, 3, 5, 7, …

Las principales características del M.R.U.A. son: -

Trayectoria en línea recta Módulo de la aceleración permanece constante Las ecuaciones del M.R.U.A. son:  x t 

-

v

-

1

    x0  v0t  

-

 x



v0



  x 0 

2



Vector de posic  p osición ión o Ec. Ec. itinerario ( Ec. Ec. que entrega la posic  p osición ión x en el tiempo t)

Ecuación de velocidad en el tiempo t  ( Ec. que entrega la velocidad en el tiempo t )

a  t 

v

2

2

at 

v0

2a

2

Ecuación de posic  p osición ión que no depende del del tiempo

t 

3. CRITERIOS DE EVALUACIÓN: 

Calcula variables cinemáticas, a través del análisis y construcción de graficas de movimiento, en trabajo práctico de laboratorio.

4. MATERIALES / EQUIPOS: Materiales (Por grupo) 

1 Bola de acero de 2,5 a 3 cm de diámetro



1 Bulón de sujeción



1 Cinta métrica



4 Pinzas de Nueces dobles



1 perfil de aluminio en V



1 Pinza universal



2 Soportes universales



1 Varilla de 600 mm de longitud

Equipo (Por grupo)  

2 Barreras fotoeléctricas 1 Contador digital

OBJETIVO: Determinar la relación que existe entre la distancia recorrida y el tiempo empleado en el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. 5. ACTIVIDADES / MONTAJE/DESCRIPCION DE PROCEDIMIENTOS: En primer lugar se debe armar el montaje que indica la figura. Como plano inclinado se utiliza un carril de aluminio en forma de V que se sujeta al soporte universal por medio del bulón de sujeción y se sitúa a unos 10 cm de altura sobre la mesa.

En la parte más alta del carril se instala la primera barrera fotoeléctrica que marca la posición cero y la otra barrera se ubicará en diferentes posiciones respecto de la primera barrera, el tiempo transcurrido en la distancia que separa dichas barreras, se registra con el contador digital, las diferentes distancias a que debe ubicarse la segunda barrera fotoeléctrica serán a 10 cm, 40 cm y 90cm. Una vez instalada la segunda barrera en los 10 cm, se deja caer la bola de acero, cuidando que inicialmente esté lo más próxima posible al haz infrarrojo de la primera barrera fotoeléctrica, esto con el fin de asegurar que la velocidad inicial de la bola sea igual a cero, se registra el tiempo transcurrido y se repite la acción para los 40 cm y 90 cm. Con el fin de minimizar los errores que se producen por la salida de la bola o irregularidades en el carril, se realizan 5 mediciones para cada distancia y se calcula el tiempo promedio como tiempo definitivo. Recogida de datos Los datos obtenidos en cada uno de los casos se registran en la siguiente tabla: Posición 10 cm. t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s) t5 (s) tPromedio (s)

n°1 Posición 40 cm.

n°2 Posición 90 cm.

n°3

Representación gráfica Con los datos de la tabla anterior construya, en papel milimetrado, la grafica distancia versus tiempo promedio, si la experiencia se ha realizado cuidadosamente, la curva que se obtiene es en forma de parábola (característica básica del M.R.U.A.), tal como indica la figura.

d =x (cm) 90 40 10

t3=0

t1

t2

t =(s)

t3

Al construir la grafica distancia versus (t Promedio)2, se obtiene una línea recta tal como indica la figura, es decir, existe una relación lineal entre distancia y t 2.



(cm)



La ecuación de esta recta tiene la forma:

2

 (s)

2



Donde  representa la pendiente de esta recta. La grafica anterior permite establecer que existe una relación directa entre la distancia recorrida y el cuadrado del tiempo, característica básica del M.R.U.A.

Conclusiones (Justifique):

Si la experiencia ha sido cuidadosamente desarrollada, los datos de la tabla permiten observar que se cumple que t 2 =2t1 y t3 =3t1. De lo anterior se concluye: -

La distancia (Tramo I) 10cm – 0cm se ha recorrido en el intervalo de tiempo t 1 – 0 = t1.

-

La distancia (Tramo I) 40cm – 10cm se ha recorrido en el intervalo de tiempo t 2

–

t1 =2t1 – t1 = t1, es decir igual tiempo que demora en recorrer tramo I. La distancia (Tramo II) 90cm – 40cm se ha recorrido en el intervalo de tiempo t 3

-

–

t2 =3t1 – 2t1 = t1, es decir igual tiempo que demora en recorrer tramo I. Es decir se concluye que las distancias recorridas en tiempos iguales (t 1) son proporcionales a los números impares 1, 3 y 5, es decir, se cumple que: 10/1 = 30/3 = 50/5 Lo que permite comprobar el hallazgo realizado por Galileo en el año 1604 6. EVALUACIÓN:  

Entregar informe con lo solicitado. El informe se evaluara en función de pauta de revisión de experiencia de laboratorio

7. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía Básica 





TIPLER, PAUL; MOSCA, GENE,,Física para la ciencia y la tecnología vol. 1A (mecánica) ,Editorial Reverté, S.A.,6ª Edición 2010,8429144218 ISBN-13: 9788429144215 EDICTA ARRIAGADA D. VICTOR PERALTA A. ,Textos Física Mecánica: Conceptos Básicos, Ejercicios Resueltos y Propuestos ,INACAP, Maipú,2009 SERWAY, RAYMOND A. y JEWETT, JOHN W.,Física. Vol.I,Thomson Paraninfo, Madrid,3ª ED 2003,9788497321686

Bibliografía Sugerida: 

MAIZTEGUI A, GLEISER R.,Introducción a las Mediciones de Laboratorio ,Editorial Kapelusz Argentina,1980



RESNICK, HALLIDAY,Fundamentos de Física V.1,Cecsa - México,2006,9702401755

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TIPLER, PAUL,Física. Vol.I.,Barcelona, Reverté,4º Edición 1996,8429143661

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