LABORATORIO 2

November 11, 2017 | Author: Jose Luis Trivino Vargas | Category: Force, Mass, Potential Energy, Motion (Physics), Gravity
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LABORATORIO UNIDAD 2: DINÁMICA Y ENERGÍA. TEMÁTICA: LAS LEYES DE MOVIMIENTO Y SUSAPLICACIONES) TEMÁTICA: ENERGÍA CINÉTICA Y EL TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA.

PRESENTADO A: RICARDO EMILIO CASTRO

FISICA GENERAL_100413A

PRESENTADO POR: ANDREA CAROLINA DIAZ COD: 1.110.554.902 JOSE LUIS TRIVIÑO VARGAS COD: 7719237 DAYANA HORTA COD: 1.190.419.807

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) NOVIEMBRE 2016

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TABLA DE CONTENIDO

Objetivos…................................................................................................. 3 

Objetivos específicos …………………………………………3

Introduccion.................................................................................................4 Marco teorico……………….......................................................................5 Procedimiento laboratorio 2 ........................................................................6 

Informe laboratorio 2…………………………..………………8



Conclusiones laboratorio 2…………………………………….11



Referencias laboratorio 2………………………………………12

Introducción………………………………………………………………..13 Marco teórico ………………………………………………………………14 procedimiento laboratorio 3………………………………………………..15 

Informe laboratorio 3 ………………………………………….17

Conclusiones.................................................................................................19 Referencias Bibliográficas………………………………………………….20

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OBJETIVOS Objetivos generales La fuerza debe ser aplicada a través de cierta distancia y desplazamiento según la guía integradora para poder concluir con el propósito. La fuerza que realiza el trabajo está dirigida íntegramente a lo largo del desplazamiento. Por ejemplo cuando se eleva un cuerpo en forma vertical o cuando una fuerza horizontal arrastra un objeto por el piso

. Objetivos Específicos   

Comprender el comportamiento de la fuerza con respecto a la aceleración Determinar el movimiento de un cuerpo con referencia en la masa del cuerpo Determinar la masa en relación de fuerzas con respecto a la aceleración

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INTRODUCCION

Dinámica y energía, basado en la información adquirida, se plantea: Las leyes de los movimiento y la aplicación de la Fuerzas de fricción y Temática, en Trabajo realizado por una fuerza constante, y una fuerza variable. Especificando las fórmulas matemáticas para concluir el trabajo, y aplicando el concepto del trabajo para resolver los incognitos planteados en la guía, de esta manera Asegurar una sólida formación en la misma, teniendo en cuenta que todas aplicación tecnológica, están basado en leyes físicas. Fuerza es igual a la masa por la aceleración. Esta es la fórmula fundamental de la dinámica, y llega a partir de suponer un cuerpo en reposo sobre una superficie horizontal excluyendo el rozamiento, observando que el cuerpo se pone en movimiento ha aceleraciones costantes

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MARCO TEORICO

Cuando se ve desde un marco de referencia inercial, la aceleración de un objeto es directamente Proporcional a la fuerza neta que actúa sobre éste e inversamente proporcional a su masa: �� ∝ ∑� → � �� ∝ 1 � (1) Si se elige una constante de proporcionalidad 1, se relaciona masa, aceleración y fuerza a través del siguiente enunciado matemático de la segunda ley de Newton: [1] �� = � ∗ � → (2) En términos generales la energía puede definirse como la capacidad que tiene una partícula o sistema físico de realizar trabajo en virtud de una cantidad física, que puede ser su movimiento, su posición, sus cambios de temperatura, por nombrar algunos tipos. Para el caso de un sistema que se encuentra a una altura “y” descendiendo en caída libre, es decir, con una velocidad diferente de cero, se dice que la partícula posee energía cinética y potencial gravitatoria, respectivamente. Se puede deducir entonces, que la energía asociada a la velocidad de un objeto se conoce como cinética y que la energía asociada a la posición del objeto, se conoce como potencial gravitatoria. Las unidades que están involucradas pueden variar entre un tipo de energía y otra, sin embargo, todas las posibles combinaciones, conducen a la unidad representativa para la energía en el sistema internacional, con el nombre de Joule (J), en honor al físico inglés James Joule; esta unidad de medida se define como el producto entre las unidades de fuerza y distancia, es decir, 1J=1N*m. Las expresiones matemáticas de la energía cinética (K) y potencial gravitatoria (Ug) son respectivamente: =12

2

=

∗ ∗ (1)

En el presente laboratorio se realizará el estudio de estas energías por medio de un carro experimental con masa mW que está en una pista de demostración, unido a una masa que cuelga y hala gravitacionalmente al carro, por medio de un hilo que pasa por una polea fija, donde el carro tiene una energía potencial Epot=mg•g•h, aquí “h” es la altura sobre el suelo y“g” es la aceleración gravitatoria. El peso en el hilo, jala el carro y lo acelera. El peso alcanza el suelo, después de acelerar el carro, una distancia “s”, la cual corresponde a la altura inicial del peso. Sin embargo, el peso y el carro tienen una masa combinada m=mW+mg y están unidas a una velocidad vh. Después de esto, el carro continúa moviéndose sin aceleración. Examine la velocidad vh, que el carro alcanza con la ayuda de la barrera fotoeléctrica y el contador “Timer” El peso en el hilo en el campo gravitacional pierde energía potencial a medida que cae y se mueve el carro. Esta energía potencial puede ser determinada basándose en la perdida de altura del peso colgante. La energía se convierte en la energía de movimiento del carro y del peso. (Guia de Laboratorio Fisica general, 2016)

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PROCEDIMIENTO LABORATORIO NUMERO 3 TEMÁTICA: LAS LEYES DE MOVIMIENTO Y SUSAPLICACIONES)

Es necesario asegurar que cuando la masa 1 cae, el hilo pasa por encima de la rueda de modo gradual y la hace girar. También se debe garantizar que la masa 1 no oscila antes y durante la medición y puede caer libremente al piso en la parte inferior sin tocar el borde dela mesa.La plastilina debe volver al estado inicial entre las medidas para que el impacto del carro amortigüe y brinde la mejor medida posible.Después de cada experimento, compruebe que todos los pesos de masas m1 están todavía en el soporte de pesos. Asegúrese de que el hilo corre paralelo a la pista y se enseña antes y durante la medición. 1. Realice el montaje presentado en la figura 5. 2. Utilice la balanza compacta para medir la masa del carro con la barra adjunta sobre la que se colocaran las masas adicionales, imán de retención y la aguja con el enchufe (Como se muestra en la figura 6). Registre este valor en la tabla 5. 3. Sobre el carro coloque una masa de 10g con las masas ranuradas; registre esta masa en la tabla 5, como . 4. Determine el valor de 2, el cual es la suma entreyregistre el valor en la tabla 5. 5. Coloque en la masa colgante 1, de tal manera que se cumpla la relación 1=. 6. Iniciar el PC y Windows. 7. Conectar Cobra4 Wireless Manager en el puerto USB de la PC. 8. Iniciar la medida del software del paquete PC (Software instalado previamente) a. Encienda el Cobra4 Wireless-Link con conexión en temporizador-Contador SensorUnidad.El sensor se reconoce automáticamente y se asigna el ID número 01(Como lo muestra la figura 7) que se muestra en la Cobra4 Wire-less-Link monitor. La comunicación entre b. Cobra4 Wireless Manager y Cobra4 Wireless-Link se muestra a través del dato de la LED. 9. En el momento en que es detectado el contador, aparece un pantallazo como el de la figura1 8, donde debe seleccionar “Traslación con rueda incremental” 10. Aparecen entonces tres graficas (X vs t, V vs t y a vs t). Presione el émbolo de metal en el dispositivo de arranque de manera que el émbolo está al ras con la abertura cilíndrica en la que se extraerá. Esta posición asegura la liberación del carro sin un impacto. 11. Iniciar el registro de los valores medidos en el “Measure”.

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12.

Disparar el dispositivo de arranque para liberar el carro de manera que ruede a lo largo de la pista.

13. Detener la medición con la ( ) caja antes de que la masa m1 alcanza el piso. Transferir los datos medidos al “Measure”. 14. Transferir los datos medidos al “Measure” (Ver figura 9) 15. Exporte los datos a una hoja Excel. 16. Repita los procedimientos del 4 al 16, para los casos en que 1> y 1< y registre los datos en la tabla 5.

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INFORME LABORATORIO NUMERO 3 TEMÁTICA: LAS LEYES DE MOVIMIENTO Y SUS APLICACIONES)

Tiempo t/s 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1,4 1,45

TimerCounter (ID 01) / Distancia s1 s1/m 0 0 0 0 0,01 0,01 0,01 0,02 0,03 0,04 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09 0,1 0,12 0,13 0,15 0,17 0,18 0,2 0,22 0,24 0,27 0,29 0,31 0,34 0,36 0,39

TimerCounter (ID 01) / Velocida d v1 v1/m/s 0 0 0 0,01 0,01 0,03 0,05 0,07 0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27 0,29 0,3 0,32 0,34 0,36 0,38 0,4 0,42 0,44 0,46 0,47 0,49

TimerCounter (ID 01) / Aceleraci ón a1 a1/m/s² 0 0 0,03 0,05 0,06 0,12 0,2 0,27 0,34 0,43 0,44 0,44 0,41 0,38 0,36 0,36 0,36 0,37 0,38 0,37 0,37 0,36 0,36 0,37 0,38 0,37 0,4 0,38 0,36 0,37

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Grafica 1

X vs T

Grafica 2 V vs T

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Grafica 3 A vs T

Grafica 4 X vs A

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CONCLUSIONES

En conclusión, de este trabajo consistió en la determinación de la ecuación de movimientos y la verificación de la segunda ley de Newton

En aclaraciones nos permitió el análisis e indaga miento de cada uno de los diferentes temas relacionados con la realización de la actividad.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS



Física en Línea. (S/F). Aceleración, Física – Cinética. [Sitio Web]. Recuperado de: https://sites.google.com/site/timesolar/cinematica/aceleracion

 M Olmo R Nave. (S/F). Fricción. [Sitio Web]. Recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/frict.html  Física en Línea. (2016. Julio. 9). Segunda Ley de Newton. [Sitio Web]. Recuperado de: http://www.fisicaenlinea.com/06fuerzas/fuerzas22segundaleynewton.html

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INTRODUCCION El presente informe de laboratorio realizaremos el estudio de estas energías por medio de un carro experimental con masa mW que está en una pista de demostración, unido a una masa que cuelga y hala gravitacionalmente al carro, por medio de un hilo que pasa por una polea fija, donde el carro tiene una energía potencial Epot=mg•g•h, aquí “h” es la altura sobre el suelo y “g” es la aceleración gravitatoria. El peso en el hilo, jala el carro y lo acelera. El peso alcanza el suelo, después de acelerar el carro, una distancia “s”, la cual corresponde a la altura inicial del peso. Sin embargo, el peso y el carro tienen una masa combinada m=mW+mg y están unidas a una velocidad vh. Después de esto, el carro continúa moviéndose sin aceleración. Examine la velocidad vh, que el carro alcanza con la ayuda de la barrera fotoeléctrica y el contador “Timer” El peso en el hilo en el campo gravitacional pierde energía potencial a medida que cae y se mueve el carro. Esta energía potencial puede ser determinada basándose en la perdida de altura del peso colgante. La energía se convierte en la energía de movimiento del carro y del peso.

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MARCO TEORICO Energía cinética La Energía cinética es la energía asociada a los cuerpos que se encuentran en movimiento, depende de la masa y de la velocidad del cuerpo. La energía cinética, Ec, se mide en julios (J), la masa, m se mide en kilogramos (kg) y la velocidad, v, en metros/segundo (m/s).  Energía potencial La energía potencial es una energía que resulta de la posición o configuración del objeto. Un objeto puede tener la capacidad para realizar trabajo como consecuencia de su posición en un campo gravitacional (energía potencial gravitacional), un campo eléctrico (energía potencial eléctrica), o un campo magnético (energía potencial magnética). Puede tener energía potencial elástica como resultado de un muelle estirado u otra deformación elástica Velocidad Instantánea La velocidad física de un cuerpo en un punto o velocidad instantánea es la que tiene el cuerpo en un instante específico, en un punto determinado de su trayectoria. velocidad como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo considerado tiende a 0. También se define como la derivada del vector de posición respecto al tiempo. Su expresión viene dada por: v→=limΔt→0v→m=limΔt→0Δr/→Δ t=dr→/dt donde: v→ : Vector velocidad instantánea. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro por segundo ( m/s ) v→m : Vector velocidad media. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro por segundo ( m/s ) Δr− : Vector desplazamiento. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el metro (m) Δ t : Intervalo de tiempo que tiende a 0, es decir, un intervalo infinitamente pequeño. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el segundo ( s )

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PROCEDIMIENTO LABORATORIO NUMERO 4 TEMÁTICA: ENERGÍA CINÉTICA Y EL TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA.

1) Una los segmentos 1 y 2 que forman el riel metálico de tal manera que forme uno solo de 100 mm de longitud. 2) Inserte el pin sobre el carro. Sobre el pin introduzca la placa de sombra y dos masas ranuradas de 50 g. 3) Ajuste la inclinación de la pista de tal manera que el carro continúe rodando con una velocidad lo más continua posible, una vez ha sido empujado hacia el extremo con la polea. Para ajustar la inclinación, coloque el tornillo en el extremo opuesto a la polea y las masas ranuradas y gire el tornillo de ajuste (Una masa de 50 g junto con otra de10g, deben ser las masas utilizadas). 4) Ajuste la barra metálica a la compuerta fotoeléctrica con el tornillo y conecte la compuerta al contador timer 2-1.Mueva el interruptor rotativo a la segunda posición de izquierda a derecha. Ahora el dispositivo mostrará el haz de tiempo en el display. Ese tiempo es el tiempo durante el cual el haz de luz en la compuerta es interrumpido por la placa metálica. 5) Ponga un extremo del hilo a través del agujero en el perno de retención en la parte inferior del carro, extraiga el hilo y lo ata en la parte superior del perno de detención; en la parte opuesta del hilo, ate un porta masa de 1 g y elija la longitud del hilo tal que cuando el peso alcance el piso, el carro alcance la cuarta parte final de la pista, aproximadamente. 6) Ubique una masa de 10 g en la porta masas de 1g, de tal manera que el peso colgante sea de 11g. 7) Fije la polea a la varilla y únala a la pista. Debe verificarse que el hilo se encuentre sóbrelos ejes del carro, paralelo a la superficie de la pista y sobre la polea. 8) Tome nota de la posición del carro, cuando la masa toca el suelo y ubique la compuerta de tal manera que su haz de luz sea interrumpido por la placa en el mismo instante en que la masa toca el suelo. 9) Empuje cuesta arriba el carro, una distancia s=10 cm desde la marca del numeral 11.Al hacer esto, la masa es levantada del suelo, la misma distancia s. Alcanzando una energía potencial, Epot=mg•g•h. En ese punto, la distancia “s” es igual a la altura “h” del peso (mg) sobre el piso en un campo gravitacional con la una aceleración gravitatoria g=9.81m/s2=9.81N/kg. 10) Antes de cada medida, presione el botón “Reset” en el contador timer 2-1. Suelta el carro y sujételo después de que haya pasado por la compuerta. Registre en la tabla

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11)

No1, el tiempo de interrupción “t” mostrado en el display. Este es el tiempo que necesita el carro para cubrir una distancia Δs=0.05 m, es decir, la anchura de la placa.

12) Realice varias mediciones, en las cuales, la distancia s, que el carro es empujado hacia arriba se incrementa en 0.10 m.

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INFORME LABORATORIO NÚMERO 4 TEMÁTICA: ENERGÍA CINÉTICA Y EL TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA. 1) Calcule la velocidad instantánea Vh, después de que el peso ha caído a lo largo de una altura “h”, es decir, el cociente entre el plato Δs=0.05 m y el tiempo Δt: Vh=Δs/Δt. Complete la tabla 6. 2) Calcule la energía potencial Epot=m•g•h , y complete la tabla 6. 3) Calcule el cuadrado de la velocidad instantánea Vh, y complete la tabla 6. h en m 0,1 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 0,2 0,2

Δt en s 0,182 0,157 0,138 0,097 0,155 0,122 0,119 0,1

Vh=Δs/Δt en m/s 0,549 0,637 0,725 1,031 1,290 1,639 1,681 2,000

Epot=m•g•h N*m 167,751 216,801 265,851 295,281 335,502 433,602 531,702 590,562

en

Vh2 m2/s2 0,302 0,406 0,525 1,063 1,665 2,687 2,825 4,000

en

Mexp en kg 1,111 1,068 1,013 0,556 0,403 0,323 0,376 0,295

4) Grafique Epot Vs Vh2. ¿Qué tipo de relación se obtiene?

5) Determine el valor total de la masa aceleradora, m=mW+mg, y regístrelo: m=_____g(masa del carro +Masa colgante)

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MASA DEL CARRO

MASA MASA ADICIONAL 100 150 200 230

60 60 60 60

MASA COLGANTE 11 11 11 11

ACELERADORA 171 g 221 g 271 g 301 g

6) Determine la pendiente “k” de la gráfica del numeral 4. ¿Qué tipo de unidades tiene la constante “k”? Compare el resultado con la masa aceleradora total del numeral 5. ¿Qué relación encuentra o que nota en los resultados? 7) Suponga que Ek=1/2•m•Vh2 se aplica a la energía cinética y que esta es igual a la energía potencial Epot=m•g•h. Luego, a partir del experimento, un valor mexp puede ser calculado para las masas de la cuarta y quinta columna de la tabla No 6; a partir del supuesto“1/2•mexp•Vh2=Epot”. Compare los valores obtenidos, con los valores de la masa del numeral 5. Mexp en kg

1,111

1,068

1,013

0,556

8) La pista fue inclinada con el fin de compensar la fricción del coche. La energía potencial del carro, por lo tanto, ha sido aprovechada para superar la fuerza de rozamiento. Considere que sucede si la fuerza de fricción es dependiente de su velocidad. ¿Hay otras fuentes de error en la toma de datos?

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CONCLUSIONES Al Analizar correctamente distintos tipos de movimiento (Cinemática): rectilíneos, bidimensionales, etc., ya sea uniformes o variados, utilizando correctamente las magnitudes que sirven para su descripción: posición, velocidad, aceleración, ecuación de la trayectoria. Relacionando los movimientos con las causas generadoras de los mismos (Dinámica) sobre las bases de las ecuaciones fundamentales, las Leyes de Newton. Se Analiza los tipos de fuerzas: elásticas, gravitatorias, de rozamiento, viscosas. Cuando genera algún tipo de movimiento; la estructura de fuerzas que se orientan hacia una meta; puede llegar a alcanzar una acción que sé que regulan el movimiento de acuerdo a las fuerzas que lo generan .

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFIAS

Ecured. (S/F). PENDIENTE DE UNA RECTA. [Sitio Web]. Recuperado de: https://www.ecured.cu/Pendiente_de_una_recta

M Olmo R Nave. (S/F). ENERGÍA POTENCIAL. [Sitio Web]. Recuperado de: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/pegrav.html

Física Lab. (S/F). VELOCIDAD INSTANTÁNEA. [Sitio Web]. Recuperado de: https://www.fisicalab.com/apartado/velocidad-instantanea#contenidos

Newton. (S/F). 1.4.1 LA ENERGÍA CINÉTICA. [Sitio Web]. Recuperado de: http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/energia/cinetica.html

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