Informe 5

REPUBLICA DE PANAMÁ UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA DE SISTEMAS COMPUTACIONALES

LABORATORIO DE FÍSICA I (MECÁNICA)

INFORME Nº 5 TEMA: MOVIMIENTO RECTILÍNEO (RIEL DE AIRE) INTEGRANTES: WILLIAM VARÓN 8-880-741 LUIS RAMIREZ 20-70-1975

PROFESOR: RENÉ CHAN

GRUPO: 1IF 121 (B)

I SEMESTRE

Objetivos: Describir experimentalmente los movimientos rectilíneos uniforme y uniformemente variado de un cuerpo. Construir los gráficos experimentales del camino recorrido y de la rapidez con respecto al tiempo para estos movimientos. Medir la aceleración del movimiento uniformemente acelerado.

DESCRIPCION EXPERIMENTAL Procedimiento: Parte A: Movimiento Rectilíneo Uniforme. 1. Con ayuda del profesor armamos el riel de aire. 2. Lo nivelamos para que quedara sin inclinación. 3. Con un cronometro medimos el tiempo en el que un carrito demora en llegar al otro extremo del riel, en diferentes intervalos de distancias ya determinadas. 4. Tres veces máximo lo probamos para que saliera bien. 5. Apuntamos los diferentes valores y creamos nuestra tabla de datos. 6. Por últimos en Excel metimos los datos para crear las gráficas. 7. Procedemos a sacar los cálculos correspondientes. Parte B: Movimiento Uniformemente Acelerado. 1. Para esta parte realizamos el mismo procedimiento que el anterior, pero ahora con el riel un poco inclinado, para así acelerar el carrito en el riel. 2. A partir de los datos obtenidos calculamos la rapidez instantánea en los mismos intervalos de tiempo, para realizar la gráfica de v vs t, y sacar la aceleración correspondiente. Movimiento Rectilíneo Uniforme y Uniformemente Acelerado con MultiLog Pro. Para finalizar con la ayuda del profesor se armó un sistema de riel de aire, al cual se le incluyo sensor de distancia y un programa “MultiLog Pro”, para obtener los datos de manera más precisa. Gracias a este programa se obtuvieron varios valores que se graficaron luego en Excel, y se obtuvieron los cálculos correspondientes. Materiales: Riel de aire Accesorios Deslizador (carrito para riel) Nivel Cronómetro Hilo pabilo Pesa Soporte universal Prensas Sensor de distancia Programa “MultiLog Pro”

PARA LA EXPERIENCIA CON SENSOR DE DISTANCIA Parte A. Movimiento rectilíneo uniforme:

1. Presione el carrito contra la liga de hule y libérelo. 2. Configure el MultiLog Pro. 3. Conecte la fuente de energía al MultiLog Pro (se requiere hacer esto).

4. Conecte el sensor de distancia al puerto I/O-1 del MultiLog Pro. 5. Ajuste el número de muestras a 100 y a un ritmo de 50/s. 6. Coloque el sensor de distancia en el mismo extremo donde se realizara el lanzamiento. Coordine con sus compañeros cuando iniciara la medición. 7. Presione el carrito contra la liga de hule y al liberarlo, comience la medición con el MultiLog Pro ya sea desde el papel del MultiLog Pro o desde el software multiLab: presione ejecutar en la barra de herramientas principal. 8. Cuando el deslizador llega al final del riel; presione detener en la barra de herramientas. 9. Exporte el registro de datos del MultiLog Pro a Excel para presentar su informe.

Parte B. movimiento uniformemente acelerado:

1. Incline el riel de aire a un ángulo aproximadamente de 10.0°. Para esto puede utilizar soporte o algún elemento que indique el profesor. 2. Conecte el sensor de distancia al puerto I/O-1 del MultiLog Pro. 3. Ajuste el número de muestras a 100 y a un ritmo de 200/s. 4. Coloque el sensor de distancia en el mismo extremo del riel donde hará el lanzamiento. Coordine con sus compañeros cuando iniciara la medición. 5. Cuando esté preparando libere el carrito (no deberá empujarlo). 6. Presione el carrito contra la liga de hule y al liberarlo, comience la medición con el MultiLog Pro, ya sea desde el papel del multiLog Pro o desde el software multiLab; presione ejecutar en la barra de herramientas principal. 7. Cuando el deslizador llega al final del riel; presione detener en la barra de herramientas. 8. Exporte el registro de datos del MultiLog Pro a Excel para presentar su informe.

Grafica de Movimiento Rectilíneo Uniforme Posición versus tiempo

x vs t 160

140

x = 13.682t + 38.739 R² = 0.9988

120

100

x (cm) 80

Series1 Lineal (Series1)

60

40

20

0 0

1

2

3

4 t (s)

5

6

7

8

Grafica de Movimiento Rectilíneo Uniforme Velocidad versus tiempo

v vs t 16

14

12

10

v (cm/s) 8 Series1

6

4

2

0 0

1

2

3

4 t (s)

5

6

7

8

Grafica de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado Posición versus tiempo

x vs t 160

140

120

x= 41.099e0.4365t R² = 0.9982 100

x (cm) 80

Series1 Exponencial (Series1)

60

40

20

0 0

0.5

1

1.5 t (s)

2

2.5

3

Grafica de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado Velocidad versus tiempo

v vs t 70

60

v= 17.941e0.4365t R² = 1

50

40 v (cm/s) Series1 Exponencial (Series1)

30

20

10

0 0

0.5

1

1.5 t (s)

2

2.5

3

CALCULOS Y RESULTADOS Parte A: Movimiento Rectilíneo Uniforme. Completar la tabla 1, midiendo el tiempo que demora el riel en pasar en cada uno de los intervalos.

t (s) x (cm)

0 40

1.57 60

Tabla 1 3.08 80

4.63 100

5.87 120

Análisis de Resultados Según la gráfica que realizamos en Excel, de la experiencia de posición vs tiempo, obtenemos que: Realizamos la gráfica v vs t, donde por simpe inspección se nota que todos los puntos velocidad son los mismos sin importar el intervalo de tiempo, es decir que la velocidad no cambia con respecto al tiempo.

¿Que representa la pendiente en el gráfico de posición versus tiempo? La pendiente en el gráfico de x vs t que realizamos representa la velocidad media en los puntos determinados.

¿Cuál es el significado físico de la relación matemática entre la posición y el tiempo? La relación matemática de la ecuación nos dice que a medida que el tiempo aumente, la posición también lo hará, de la misma proporción, es decir que la relación entre ambas variables es constante entre sí. Además observamos que a iguales intervalos de tiempo la distancia es la misma.

7.33 140

Escriba tres posibles fuentes de error en esta experiencia. Posibles fuentes de error: 1. Falta de precisión en las medidas del tiempo con el cronometro. 2. Falla de calibración del equipo de riel de aire. 3. Fricción del aire acondicionado.

Parte B: Movimiento Uniformemente Acelerado. Completar la tabla 2, midiendo el tiempo que demora el riel en pasar en cada uno de los intervalos con un empuje para así acelerar el sistema.

t (s) x (cm)

0 40

0.8 60

Tabla 2 1.49 80

2.04 100

2.47 120

2.83 140

Análisis de Resultados Según la gráfica que realizamos en Excel, de la experiencia de posición vs tiempo.

¿Qué tipo de relación matemática existe entre las variables representadas en el grafico? Las variables representadas en el gráfico, posición y tiempo son proporcionales entre sí, es decir a medida que aumenta el tiempo la distancia también lo hará. Lo que nos permite observar que a la gráfica de x vs t de un movimiento acelerado es una parábola cóncava ascendente.

Para así completar la tabla 3

t (s) v (cm/s)

0 17.94

0.8 25.44

Tabla 3 1.49 34.38

2.04 43.7

2.47 52.73

2.83 61.7

¿Qué tipo de relación matemática existe entre las variables representadas en el grafico? Las variables representadas en el grafico son velocidad instantánea y tiempo, cuya relación es exponencial: A medida que aumenta el tiempo más lo hace la velocidad, es decir al pasar más el tiempo la velocidad se hace mayor lo que nos indica que es un objeto acelerado o que presenta aceleración.

ÁLISIS INDAGATORIO

De ejemplos de nuestra realidad, dónde usted ha observado el movimiento uniforme.

Ejemplos de nuestra realidad de movimiento uniforme Cuando conducimos un auto a rapidez constante. Cuando lanzamos una pelota de béisbol verticalmente. Cuando caminamos.

Un movimiento uniforme, será exactamente uniforme o dependerá de la exactitud de las mediciones con que se miden el camino recorrido y el intervalo de tiempo.

El movimiento uniforme no depende de la exactitud de las mediciones, será movimiento uniforme siempre y cuando se realice con una trayectoria recta y con una velocidad constante. Aunque se debe tener en cuenta que el cuerpo debe recorrer el mismo camino en cualquier intervalo de tiempo.

De ejemplos de nuestra realidad, dónde usted ha observado el movimiento uniformemente variado. Cuando corremos. El despegue de una nave espacial. El movimiento que realiza el avión antes de alcanzar la velocidad de despegue.

¿Qué aplicaciones tecnológicas encuentra usted de estos movimientos? El motor de un auto. La PC de una computadora. El movimiento de las partículas en un átomo, este principio se utiliza en la radiografía.

GLOSARIO 1. Movimiento rectilíneo uniforme: Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. 2. Gráficos Experimentales: Valores obtenidos son compilados en tablas o bases de datos, pero luego, y siempre que sea posible, conviene convertirlos en una forma de representación gráfica porque resulta difícil interpretar las relaciones existentes entre los datos compilados en una tabla o cuadro. 3. Aceleración: Es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. 4. Posición: En física, la posición de una partícula indica su localización en el espacio o en el espacio-tiempo. 5. Tiempo: Es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida). 6. Posición inicial: La posición inicial es la posición en el instante definido como siendo t=0, el principio de un fenómeno a priori. 7. Posición final: Es la posición en la cual el móvil se detuvo, después de haber realizado dicho desplazamiento. 8. Modulo: La norma matemática del vector de un espacio euclídeo ya sea este el plano euclídeo o el espacio tridimensional. El módulo de un vector es un número que coincide con la "longitud" del vector en la representación gráfica. 9. Vector desplazamiento: El desplazamiento es el vector que define la posición de un punto o partícula en relación a un origen A con respecto a una posición B. 10. Intervalo: Es una porción de recta. 11. Trayectoria: Es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.

12. Sectores: Hace referencia a la parte seccionada o cortada de un todo.

13. Velocidad media: La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo. Se representa por o . Sus dimensiones, Su unidad en el Sistema Internacional es el metro por segundo (símbolo m/s). 14. Aceleración media: Se define la aceleración media de la partícula, en el intervalo de tiempo Δt. 15. Aceleración instantánea: Derivada de la rapidez con respecto al tiempo. 16. Riel de aire: Es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. 17. Ticómetro: Es un dispositivo que sirve para estudiar el movimiento. Consta de un simple vibrador eléctrico a través del cual puede pasar una cinta de papel.

18. Polea: Es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza. Además, formando conjuntos aparejos o polipastos sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso. 19. Pesas Graduadas: Formas circulares con pesos sin alterar utilizados en mediciones. 20. Fuentes de error: El error de medición se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero. Afectan a cualquier instrumento de medición y pueden deberse a distintas causas

CONCLUSIONES

En este laboratorio pudimos apreciar el comportamiento del movimiento rectilíneo uniforme y variado mediante el uso de un sistema de riel, que es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. Y hemos llegado a la conclusión que dependiendo de la inclinación de la trayectoria el movimiento se puede alterar, cambiando su aceleración, pero que la trayectoria del movimiento seguirá conservándose.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Fuentes Manuel, Guevara Jovito, Poveda Otón, Polanco Salomón, Física 1: Guía de laboratorio, Editorial Tecnológica, Universidad Tecnológica de Panamá, 2012

Resnick, R. Halliday, D. y Krane, K. (1996). Física: Vol. 1. (4a. Edición). México: CECSA. Serway, R. y Jewett, J. (2008). Física para ciencias e ingenierías. (7a. ed.) México: Cengage Learning. Tuñón, Armando, Folleto de Física, Experiencias de Laboratorio, Universidad Tecnológica de Panamá, Panamá, 2010.

Infografía: http://www.educaplus.org/movi/3_2graficas.html http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/mru/rectobjetivos.htm http://www.fisicanet.com.ar/fisica/cinematica/resueltos/tp01_mru_problema0 4.php