Universidad de Puerto Rico, Recinto de Río Piedras Facultad de Ciencias Naturales, Departamento de Física
Laboratorio #2: Movimiento Uniformemente Acelerado
Entregado: martes, 6 de septiembre de 2016 Feca de E!ecuci"n# $0 de agosto de 2016
2
Introducción
El e%perimento del laboratorio del curso de Física Universitaria & 'F&(& $011) titulado *+ovimiento Uni,ormemente -celerado. tenía como ,in proveer un espacio para estudiar el movimiento de un carrito '*cras/car.) en 2 tipos de situaciones Durante este e%perimento se analiaron tres medidas distintas para el carrito# su desplaamiento velocidad 3 aceleraci"n (e observ" el comportamiento de los valores en dos situaciones particulares# movimiento en super,icie plana 3 movimiento en super,icie inclinada El desplaamiento de un ob!eto es la medida de la di,erencia de su posici"n ,inal menos su posici"n inicial '45 5,inal 7 5inicial ) La segunda medida que se evaluó, relacionada también con el desplazamiento, fue el la velocidad del “crash-cart”.
-un8ue
cotidianamente se utilian los t9rminos de velocidad 3 rapide intercambiablemente en realidad son medidas distintas
:a rapide es una medida escalar mientras 8ue la
velocidad es una medida vectorial con magnitud 3 direcci"n :a velocidad tambi9n se puede resumir como *la tasa de cambio en posici"n de un cuerpo. con respecto al tiempo '+c;ra?@ traducido) Para calcular esta tasa de cambio se debe de dividir la medida del desplaamiento del ob!eto '4 x) sobre el tiempo del ∆x
recorrido
¿ ¿ ¿
)
Como Altima medida a evaluar se observ" la aceleraci"n del *cras/cart. :a aceleraci"n tambi9n es una medida vectorial 8ue se de,ine como la *tasa del cambio de velocidad de un ob!eto con respecto al tiempo. '+c;ra?@ traducido) Durante ambos casos la aceleraci"n se mantuvo constante Este e%perimento se llev" a cabo utiliando una pista de metal especialiada para minimiar cual8uier tipo de ,ricci"n en las ruedas del carrito durante su recorrido Para medir su movimiento se utili" un sensor de movimiento 3 un par de *potogates. conectadas a una computadora con el programa de Pasco Capstone El grupo predi!o c"mo se verían las grB,icas del desplaamiento velocidad 3 aceleraci"n del carrito 3 luego las compar" con las grB,icas reales Utiliando las grB,icas se utili" la ecuaci"n para velocidad en
3
presencia de aceleraci"n constante
1
2
d = v inicial t + t a 2
'DC ;iancoli 200>) para
e%trapolar los valores de la velocidad 3 compararlos con los calculados Datos Experimentales
E%perimento 1# +ovimiento en super,icie plana Tabla! Datos de recorrido en super,icie plana
posici"n potogate 1 ' x1)
000m
posici"n potogate 2 (x2)
0@$m
tiempo 't )
1@s
velocidad potogate 1
0ms
velocidad potogate 2
0@ms
tiempo entre potogates
1>s
F"rmula# -tG Ht G C
- 0@@ H/00$1? C 00@ t 1>s
;rB,ica 1 Posici"n de carrito en recorrido de super,icie plana con respecto al tiempo
4
E%perimento 2 +ovimiento en super,icie inclinada Iabla2 Datos de recorrido en super,icie inclinada 'posici"n) posici"n potogate 1 ' x1)
0@@m
posici"n potogate 2 (x2)
0@@m
tiempo 't )
1?s
,ormula velocidad# -tGHt G C
- 0@@ H/00$1? C 00@ t 1>s
;rB,ica 2# Posici"n de carrito en recorrido de super,icie inclinada con respecto al tiempo
5
6
Iabla $ Datos de recorrido en super,icie inclinada 'velocidad) velocidad potogate 1 'v 1)
/0ms
velocidad potogate 2 'v 2)
0ms
tiempo 't )
1s
pendiente 'm)
01$
;rB,ica $# Jelocidad de carrito en recorrido de super,icie inclinada con respecto al tiempo
7
Iabla @ Datos de recorrido en super,icie inclinada 'aceleraci"n) aceleraci"n potogate 1 'a 1)
0ms
aceleraci"n potogate 2 'a 2)
ms
tiempo 't)
1?s
media
0
;rB,ica @ -celeraci"n de carrito en recorrido de super,icie inclinada con respecto al tiempo
8
"esultados $%lculos& & -celeraci"n super,icie plana# ∆ v ( 0.74 −0.57 ) m / s a = = =0.89 m / s ² 1 ∆ t (0.19 ) s
2 -
1 2
0@@
a 1 2
a
a0?>
II.
-celeraci"n super,icie inclinada# 1.
-
1 2
a
0$@
1 2
a
a06>@
2 -celeraci"n pendiente ∆ y ∆v = = a m ∆ x ∆ t m =a = 0.713
3.
´ x
0
Discusión
Este e%perimento ,ue dividido en dos partes Para la primera parte utiliando la inter,ace 3 la computadora con la aplicaci"n de Pasco Capstone se nivel" la pista 3 se colocaron los *potogates. un arte,acto 8ue mide el tiempo entre algAn evento a una distancia de 1 cm entre ellos :uego de programar la aplicaci"n se comen" a pasar el carrito por cada *potogate. grabando el movimiento (e midi" la velocidad 3 el tiempo para calcular la aceleraci"n Por el primer *potogate. pas" a 0 ms 3 por el segundo pas" a 0@ ms en 01> s (e utili" la ecuaci"n de aceleraci"n 3 se calcul" 8ue ,ue de 0?> ms2 :uego se utiliaron los datos dados por Pasco Capstone 3 la ,"rmula cuadrBtica se calcul" de nuevo la aceleraci"n obteniendo el mismo resultado de ?>ms2
9
(e calcul" el porciento de di,erencia utiliando las dos aceleraciones de ?> ms2 siendo el resultado 0K
Para la segunda parte del e%perimento la pista se coloc" de manera inclinada 3 se empu!" el carrito acia la parte mBs alta de la pista donde se encontraba el sensor Utiliando el sensor de movimiento se comen" a grabar 3 a gra,icar los movimientos en cuanto a su posici"n velocidad 3 aceleraci"n En cada grB,ica se determin" la aceleraci"n segAn los datos 8ue nos presentaban cada una En la ;rB,ica 2 se utili" la ,"rmula cuadrBtica de la grB,ica '-t2GHtGC) 3 se compar" con la ,"rmula de d=v0t+
1 2
at2
para allar la aceleraci"n (e determin" 8ue la aceleraci"n ,ue de 6>@ ms2 Utiliando la ;rB,ica $ se determin" 8ue el valor de la aceleraci"n era igual a la pendiente de la línea 3a 8ue ambos valores se calculan dividiendo el cambio en velocidad entre el cambio en tiempo (u resultado ,ue de 1$ ms2 En la ;rB,ica @ se promedi" el valor de la aceleraci"n 3 el resultado ,ue de 0 ms2 No ubo di,erencia signi,icativa entre los datos 3a 8ue si se redondean los valores independientes resultan ser igual a 0ms2 (e calcul" 8ue el porciento de di,erencia era de K
El ob!etivo principal de este e%perimento era aprender a relacionar el movimiento de un ob!eto real con sus grB,icas de posici"n velocidad 3 tiempo Iambi9n se buscaba entender c"mo interpretar las grB,icas utiliando ,"rmulas para determinar velocidad cuando abía aceleraci"n uni,orme Ianto las grB,icas como los valores obtenidos por medio de los cBlculos evidencian 8ue estos ob!etivos se pudieron cumplir e%itosamente -lgunas posibles ,uentes de error en este e%pe rimento pudieron aber surgido por movimientos en los alrededores del Brea de e%perimentaci"n resultando en grB,icas con altercados repentinos Iambi9n se podría tomar en cuenta la manera en 8ue se empu!" el carrito tal ve con poca o demasiado ,uera Una limitaci"n en este e%perimento ,ue la cantidad de espacio 8ue abía para traba!ar en cada mesa -l no aber su,iciente espacio el sensor pudo aber recorrido movimientos de otros ob!etos bastantes cercanas Para ,uturas me!oras al e%perimento se recomienda ,acilitar la manera de e%portar las grB,icas
10
para 8ue se puedan ver sin re8uerir el programa de Pasco Capstone o tener 8ue dar *screensot. 3 guardar la imagen de la pantalla completa "eferencias
;iancoli DC '200?) Física para Ciencias e Ingeniería +9%ico Pearson Education
(P ParLer 'Ed) '1>?@) McGrawHill Dictionary of Physics United (tates# +c;ra
