CUESTIONARIO 6.1. Con respecto al proceso Masa del móvil constante responda: 6.1.1. Proponga más tres fuerzas localizadas en modelo experimental, cuyos efectos se han despreciado con fines de simplificar los cálculos.
Se puede considerar a la fuerza de fricción del móvil con el carril, la fuerza de fricción que ejerce el aire y la fuerza de fricción de la polea. 6.1.2. Evaluar el error porcentual en las tablas 1, 2, 3. Proponga una justificación sobre el porqué difiere el valor de la fuerza experimental respecto a la fuerza teórica.
Porque existen factores que se oponen a la fuerza de las pesas como la fricción de la polea y la del aire por lo tanto existe una gran diferencia entre la fuerza teórica y experimental, por lo tanto el error porcentual es muy elevado. Tabla 1
Con la masa de 30g 1 2 3
Numero de mediciones
4
5
Prom. Total
0.910 2 m/s
0.900 2 m/s
Aceleración Experimental (m/s2)
0.905 2 m/s
0.903 2 m/s
0.899 2 m/s
0.904 2 m/s
Fuerza Experimental (N)
0.22N
0.22N
0.22N
0.22N
0.22N
0.22N
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.26 N
0.22 N
15.38%
Aceleración Promedio (m/s2)
1.05 1.05 m/s
0.90 0.90 m/s
14.28% 14.28%
Análisis
% = ó − 100 ó
Error Porcentual de la Fuerza
% = 0.26−0.22 0.26 100 % = . %
Error Porcentual de la Aceleración
% = 1.05−0.90 1.05 100 % = , %
Tabla 2
Con la masa de 50g 1 2 3
Numero de mediciones
4
5
Prom. Total
1.427 2 m/s
1.43 2 m/s
Aceleración Experimental (m/s2)
1.400 2 m/s
1.456 2 m/s
1.420 2 m/s
1.441 2 m/s
Fuerza Experimental (N)
0.34N
0.36N
0.35N
0.36N
0.35N
0.35N
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.41 N
0.35 N
14.53%
Aceleración Promedio (m/s2)
1.64 m/s
1.43 m/s
12.80%
Análisis
% = ó − 100 ó
Error Porcentual de la Fuerza
% = 0.41−0.35 0.41 100 % = . %
Error Porcentual de la Aceleración
% = 1.64−1.43 1.64 100 % = , %
Tabla 3
Con la masa de 70g 1 2 3
Numero de mediciones
4
5
Prom. Total
Aceleración Experimental (m/s2)
1.944m 2 /s
1.959 2 m/s
1.933 2 m/s
1.935 2 m/s
1.93 2 m/s
1.940 2 m/s
Fuerza Experimental (N)
0.47N
0.48N
0.48N
0.48
0.48N
0.48N
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.52 N
0.48 N
7.69%
Aceleración Promedio (m/s2)
2.15 m/s
1.940 m/s
9.76%
Análisis
% = ó − 100 ó
Error Porcentual de la Fuerza
% = 0.52−0.48 0.52 100 % = . %
Error Porcentual de la Aceleración
% = 2.15−1.940 2.15 100 % = . %
6.1.3. Suponiendo que el error porcentual se debe exclusivamente a fuerzas de fricción, calcule un valor de una fuerza equivalente y su coeficiente de fricción para cada caso. A suma los valores conocidos del modelo experimental.
=
= ó = . ó =
Tabla 1
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.26 N
0.22 N
15.38%
Aceleración Promedio (m/s2)
1.05 m/s2
0.90 m/s2
14.28%
Análisis
=0.26−0.22=0.04 0.04 = 0.2489.8 =. Tabla 2
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.41 N
0.35 N
14.53%
Aceleración Promedio (m/s2)
1.64 m/s
Análisis
2
2
1.43 m/s
=0.41−0.35=0.05 0.05 = 0.2489.8 =.
12.80%
Tabla 3
Valor Teórico
Valor experimental
Error Porcentual
Fuerza promedio (N)
0.52 N
0.48 N
7.69%
Aceleración Promedio (m/s2)
2.15 m/s
1.940 m/s
9.76%
Análisis
=0.52−0.48=0.04 0.04 = 0.2489.8 =. 6.1.4. Según los resultados obtenidos, exprese y justifique el tipo de proporcionalidad entre la fuerza resultante y la aceleración del sistema.
La fuerza externa ejercida hacia al móvil es directamente proporcional con la Aceleración, porque la masa del móvil es constante.
a m
Fuerza Externa
6.2. Con respecto al proceso Masa del móvil variable responda 6.2.1. Según el modelo, se agrega sucesivamente masa del móvil ¿Cómo afecta a la aceleración del sistema? ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre la masa y la aceleración? Justifique con ayuda de los datos medidos.
Existe una relación inversamente proporcional porque la masa del carro aumenta y la fuerza externa ejercida a este es constante, por lo tanto reduce la aceleración.
6.2.2. Según los datos medidos. ¿Cuál es la diferencia entre la aceleración teórica y la aceleración experimental? Exprese para cada caso en términos del error porcentual.
La diferencia de las aceleraciones experimentales y teóricas es aproximadamente 15.38%, intervienen factores como la fricción que en todo el montaje.
Tabla 4 Masa del 0.249 Kg.
móvil
(Kg.):
1
2
3
4
5
Promedio
Aceleraciónexp (m/s )
1,255 2 m/s
1,244 2 m/s
1,219 2 m/s
1,224 2 m/s
1,272 2 m/s
1,24 m/s
Fuerzaexp (N)
0,437N
0,434N
0,425N
0,427N
0,443N
0,433N
Análisis
Valor teórico
Valor experimental
Error porcentual
Fuerza promedio (N)
0,499N
0,43N
13,82%
Aceleración 2 (m/s )
1,43 m/s
promedio
2
2
1,24 m/s
13,28%
− × % = Error de la aceleración
Error de la fuerza
= , ,−, × % = , %
− , × % = , , = , %
Tabla 5 Masa del móvil (Kg.): 0.249 Kg.
1
2
3
4
5
Promedio
Aceleraciónexp (m/s )
0,820 m/s
0,812 2 m/s
0,808 2 m/s
0,802 2 m/s
0,807 2 m/s
0,81 m/s
Fuerzaexp (N)
0,450N
0,445N
0,443N
0,440N
0,443N
0,444N
Análisis Valor teórico
Valor experimental
Error porcentual
Fuerza promedio (N)
0,52N
0,44N
15,38%
Aceleración promedio 2 (m/s )
0,96 m/s
0,81 m/s
15,62%
− × % = Error de la aceleración
Error de la fuerza
= 0,52−0,44 0,52 ×100% = . %
= 0.96−0.81 0.96 ×100% = . %
Tabla 6 Masa del móvil (Kg.): 0.249 Kg.
1
2
3
4
5
Promedio
Aceleraciónexp (m/s )
0,549 2 m/s
0,528 2 m/s
0,532 2 m/s
0,530 2 m/s
0,536 2 m/s
0,535 2 m/s
Fuerzaexp (N)
0,466N
0,448N
0,451N
0,449N
0,455N
0,453N
Análisis Valor teórico
Valor experimental
Error porcentual
Fuerza promedio (N)
0,54N
0,45N
16,6%
Aceleración promedio 2 (m/s )
0,64 m/s
0,53 m/s
17,18%
Error de la fuerza
= 0,54−0,45 0,54 ×100% = . %
− × % = Error de la aceleración
= 0.64−0.53 0.64 ×100% = . %
6.2.3. Con los datos del montaje, realice un DCL para cada caso suponiendo la presencia de una fuerza de fricción. ¿Es esta relevante? Tabla 4
N=3.42N
T=0.58
Fricción
F
m
P=0.58N
P=3.42N
=0.49−0.43=0.06 0.06 = 0.3489.8 =. Tabla 5
N=5.38N
T=0.58
Fricción
F
m
P=0.58N
P=5.38N
=0.52−0.44=0.08 0.08 = 0.5499.8 =.
Tabla 6
N=8.32N
T=0.58
Fricción
F
m
P=0.58N
P=8.32N
=0.54−0.45=0.09 0.09 = 0.8499.8 =. 6.2.4 ¿De qué depende la fuerza de fricción? ¿Cuál es la evidencia de que la fuerza de fricción es relevante en el modelo? Justifique con los datos del montaje.
La fuerza de fricción depende de la siguiente formula:
=
= ó = . ó =
Si en el sistema no hubiese fricción no tendría que ver diferencia de las fuerzas experimentales y teóricas, además también de que el coeficiente de fricción tendría que ser 0.
1 = 0.0 16 2 = 0.020 3 = 0.016 4 = 0.017 5 = 0.014 6 = 0.010
6.3. Represente y analice dos situaciones aplicadas a su especialidad sobre cualquiera de los casos de este laboratorio. Aplicación 1: Un bloque de roca se desliza por una ladera y adquiere una velocidad de 80 Km./h, al llegar a una superficie de un camino, se detiene a los 40 metros, el peso aproximado es de 13.000 N, encuentre:
a) la fuerza que ejerce el piso sobre el bloque para frenarlo. b) el tiempo requerido para pararse. Tomando la aceleración de frenado, encuentre c) la distancia d) el tiempo requerido para pararse si el bloque tuviera una velocidad inicial de 40 Km/h. Solución:
= A y B) = .=, = −2 = 2 = 6. 17 = . = = = =. C y D)
40 11.11 . = = = . = . 2 = .2. = = 2 =6.17 = =. Aplicación 2: Unos mineros están introduciendo equipos en un elevador de carga, que se encuentra en un pique vertical, sin embargo, ante una falla de seguridad lo sobrecargan y el cable desgastado se corta. En el momento del accidente la masa del elevador cargado es de 1600 kg. Al caer, los carriles guías ejercen sobre él una fuerza retardadora de 3700 N. ¿Con que rapidez chocara el elevador contra el fondo del pique 72 m abajo?. Solución:
=1600 =3700 =32 = . . . −=.
1600.9.8 −3700=1600. = ... =. ⁄ = −2. =√2..=.
6.4 Utilizando los valores obtenidos exprese las ecuaciones utilizadas en esta experiencia (Utilice las ecuaciones cinemática)
=. . 2: = 3: ó =. 1:
4:
= ×100%
