LABORATORIO 2 FISICA

Informe de laboratorio N°2

Física I

VELOCIDAD INSTANTÁNEA Y ACELERACIÓN Objetivo El objetivo general del experimento es determinar la velocidad instantánea y la aceleración de un móvil que realiza un movimiento rectilíneo. Para lograr nuestro objetivo necesitaremos lo siguiente: -

Una rueda de Maxwell Una regla Un cronómetro Un soporte con 2 varillas paralelas de 65 cm. Un tablero de mampresa con tornillos t ornillos de nivelación Un nivel

Fundamento Teórico Velocidad instantánea La velocidad instantánea permite conocer la velocidad de un móvil que se desplaza sobre una trayectoria cuando el intervalo de tiempo es infinitamente pequeño, siendo entonces el espacio recorrido también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria. tr ayectoria. La velocidad instantánea es siempre tangente a la trayectoria.

En forma vectorial, la velocidad es la derivada del vector posición respecto al tiempo:

donde es un vector (vector de módulo unidad) de dirección tangente a la trayectoria trayectoria del cuerpo en cuestión y es el vector posición, ya que en el límite los diferenciales de espacio recorrido y posición coinciden.

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Aceleración Para encontrar la velocidad instantánea de un móvil en un punto cualquiera C de su trayectoria, vasta medir velocidades medias alrededor de este punto. Así por ejemplo la figura 1 muestra la trayectoria seguida por el móvil de A hacia B. Las distancias AC, A1C, A2C, A3C, CB1, CB2, CB3, CB, se toman como base para encontrar las velocidades medias alrededor del punto C. Cada instante, o sea en cada punto de la trayectoria, queda definido un vector velocidad que, en general, cambia tanto en módulo como en dirección al pasar de un punto a otro de la trayectoria. La dirección de la velocidad cambiará debido a que la velocidad es tangente a la trayectoria y ésta, por lo general, no es rectilínea. En la Figura se representan los vectores velocidad correspondientes a los instantes t  y t +Δt , cuando la partícula pasa por los puntos P y Q, respectivamente. El cambio vectorial en la velocidad de la partícula durante ese intervalo de tiempo está indicado por Δv, en el triángulo vectorial al pie de la figura. Se define la aceleración media de la partícula, en el intervalo de tiempo Δt , como el cociente:

Que es un vector paralelo a Δv y dependerá de la duración del intervalo de tiempo Δt considerado. La aceleración instantánea se la define como el límite al que tiende el cociente incremental Δv/Δt  cuando Δt →0; esto es la derivada del vector velocidad con respecto al tiempo:

Puesto que la velocidad instantánea v a su vez es la derivada del vector posición r respecto al tiempo, la aceleración es la derivada segunda de la posición con respecto del tiempo:

De igual forma se puede definir la velocidad instantánea a partir de la aceleración como:

Se puede obtener la velocidad a partir de la aceleración mediante integración:

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CONCLUSIONES Como la aceleración es una magnitud vectorial, siempre tendrá asociada una dirección. La dirección del vector aceleración depende de dos cosas:  

de que la rapidez esté aumentando o disminuyendo de que el cuerpo se mueva en la dirección + o - .

El acuerdo que hemos tomado es: Si un móvil está disminuyendo su rapidez (está frenando), entonces su aceleración va en el sentido contrario al movimiento. Si un móvil aumenta su rapidez, la aceleración tiene el mismo sentido que la velocidad. Este acuerdo puede aplicarse para determinar cuándo el signo de la aceleración es positivo o negativo, derecha o izquierda, arriba o abajo, etc. En resumen: 



Si la velocidad y la aceleración van en el mismo sentido (ambas son positivas o ambas negativas) el móvil aumenta su rapidez. Si la velocidad y la aceleración van en sentidos contrarios (tienen signos opuestos), el móvil disminuye su rapidez.

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CUADROS DE DATOS

TABLA 1 TRAMO AC A1C A2C A3C CB CB3 CB2 CB1

∆X

(cm) 16 12 8 4 24 18 12 6

 

∆t(s)



(cm/s)

1

2

3

Pm

9.24

9.35

9.17

9.25

1.73

4.72

4.8

4.69

4.74

2.53

2.8

2.81

2.78

2.80

2.86

1.31

1.26

1.25

1.27

3.14

5.54

5.58

5.5

5.54

4.33

4.32

4.38

4.35

4.35

4.14

ARRIBA DE C

ABAJO DE C

3.01

3.04

2.99

3.01

3.98

1.64

1.62

1.66

1.64

3.66

TABLA 2 TRAMO

∆t(s)

∆X

Vi (cm/s)

ti (s)

6.33

1.26

3.58

9.68

9.68

1.65

7.74

11.33 13.39

11.36 13.40

2.11 2.38

10.51 13.39

(cm)

1

2

3

Pm

AA1

8

6.38

6.26

6.35

AA2

16

9.64

9.73

AA3 AA4

24 32

11.4 13.42

11.34 13.38

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RESULTADOS

1. Obtener gráfico en la primera parte, hallar la velocidad instantánea en C. Papel milimetrado.

2. Comparar la velocidad instantánea en el punto C de la primera parte, con la obtenida en la ecuación. Papel milimetrado.

3. ¿Qué importancia tiene que las rectas se crucen antes o después del eje de coordenadas? Rpta: Las rectas deben intersectarse en el eje de coordenadas. El que esto no ocurra se debe a algún error cometido durante la experimentación o tal vez la precisión al momento de trazar la gráfica.

4. Obtener el gráfico obtenido en la segunda parte, encontrar la aceleración. Papel milimetrado.

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OBSERVACIONES







Para mayor precisión en el experimento es necesario una menor pendiente al soltar la rueda, porque el tiempo será mayor; así el porcentaje de error será menor. Es bueno forrar las barras de metal con alguna cinta para frenar a la rueda y evitar que esta resbale. Al tomar cada tiempo tres veces se puede obtener un promedio para tener con mayor exactitud el verdadero tiempo que le toma a la rueda recorrer una determinada distancia.

BLIBLIOGRAFÍA 

Manual de laboratorio Física, facultad de Ciencias.



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