Universidad Tecnológica de Panamá Centro Regional de Azuero Facultad de Ingeniería Civil Licenciatura en Ingeniería civil Informe de Laboratorio !" # Física I Tema$ %&'(I&I)T' R)CTIL*)'+ ,ru-o$ .IC#/// Pre-arado -or$ Rub0n 1íaz 2#.34#/5/2 &aría ,uti0rrez 5#634#734 1aniela Tello 2#.34#/642 8orge Urriola 2#.34#/25"
Profesora$ &eivis ,onzález II 9emestre Fec:a de entrega$ 35 de se-tiembre de 34/2;
ITR'1UCCI< El movimiento rectilíneo uniforme se caracteriza porque su trayectoria es una línea recta y el módulo, la dirección y el sentido de la velocidad permanecen constantes en el tiempo. En consecuencia, no existe aceleración, ya que la aceleración tangencial es nula, puesto que el módulo de la velocidad es constante, y la aceleración normal es nula porque la dirección de la velocidad es constante. La ecuación de la posición para un móvil que se desplaza con un movimiento rectilíneo y uniforme con una velocidad v es: x = xo + vt donde x o es la posición del móvil en el instante inicial. !or tanto, el móvil recorre espacios iguales en tiempos iguales. "am#i$n forma parte de la cinem%tica que se ocupa de la descripción del movimiento sin tener en cuenta sus causas. La velocidad &la tasa de variación de la posición' se define como la distancia recorrida dividida entre el intervalo de tiempo. La magnitud de la velocidad se denomina celeridad, y puede medirse en unidades como (ilómetros por )ora, metros por segundo, etc. La aceleración se define como la tasa de variación de la velocidad: el cam#io de la velocidad dividido entre el tiempo en que se produce. !or tanto, la aceleración tiene magnitud, dirección y sentido, y se mide en unidades del tipo metros por segundo cada segundo. E*emplo: aída de un o#*eto Los e*es de la gr%fica representan la distancia al punto inicial y el tiempo transcurrido desde que se de*a caer un o#*eto cerca de la superficie terrestre. La gravedad acelera el o#*eto, que sólo cae unos - metros en los primeros dos segundos, pero casi - metros en los dos segundos siguientes.
FU1A&)T' T)
0onde
∆x
es tam#i$n el módulo del vector desplazamiento del cuerpo.
uando el cuerpo recorre el mismo camino de tiempo
∆ t
∆x
, en cualquier intervalo igual
ar#itrariamente escogido en cualquier sector de su trayectoria,
el movimiento rectilíneo se denomina uniforme. !ara este tipo de movimiento, la rapidez del cuerpo se define como: v=
∆x ∆ t
La cual, se mantiene constante durante todo su recorrido. 0e aquí podemos claramente o#servar que como fundamento del estudio del movimiento de los cuerpos est%n las mediciones del camino recorrido y el intervalo de tiempo. uando el cuerpo recorre diferentes caminos igual de tiempo
∆ t
∆x
, en cualquier intervalo
ar#itrariamente escogido en diferentes sectores de su
trayectoria, el movimiento rectilíneo se denomina no uniforme. !ara caracterizar este movimiento se puede introducir el concepto de rapidez media en diferentes sectores consecutivos de su trayectoria o en toda su trayectoria. 1e denomina rapidez media en alg2n sector de la trayectoria o en toda la trayectoria al camino total recorrido por el cuerpo entre el tiempo total empleado en recorrerlo.
1i la rapidez media varía para cada intervalo consecutivo de tiempo estamos en la presencia de un movimiento acelerado o desacelerado, seg2n
∆x
aumente o disminuya. 3na partícula, cuando se mueve a lo largo del e*e x con una rapidez vi en el instante de tiempo t i y con una rapidez v f en el instante de tiempo t f experimenta una aceleración media: a=
v f −v i t f −t i
La descripción del movimiento utilizando los conceptos de velocidad media y aceleración media en diferentes sectores consecutivos de su trayectoria puede resultar demasiado rudimentaria desde el punto de vista de la física actual. 4%s cómodo y m%s exacto en la descripción del movimiento de los cuerpos resultan los conceptos de rapidez y aceleración instant%neas. !ara el caso de nuestro movimiento rectilíneo se denomina rapidez instant%nea a la derivada de la coordenada con respecto al tiempo o lo que es lo mismo a la derivada del camino recorrido con respecto al tiempo: v=
dx ds = dt dt
0e manera an%loga se denomina aceleración instant%nea a la derivada de la rapidez con respecto al tiempo o la segunda derivada de la coordenada con respecto al tiempo: a=
2
dv dt
2
d x =
2
d t
d s =
2
d t
!ara el estudio de am#os movimientos )aremos uso del riel de aire, seg2n sea el aparato que tengamos a disposición. Las mediciones se pueden )acer manualmente o directamente con el sensor de distancias.
'=8)TI('9
•
0escri#ir experimentalmente los movimientos rectilíneos uniforme y
•
uniformemente variado de un cuerpo. onstruir los gr%ficos experimentales del camino recorrido y de la rapidez
•
con respecto al tiempo para estos movimientos. 4edir la aceleración del movimiento uniformemente acelerado.
&AT)RIAL)9 5iel de aire 0eslizadores inta de registro "icómetro 5egla !olea 6o*as milimetradas 7ivel !esas graduadas.
&>T'1' )?P)RI&)TAL Con Riel de aire @ ticómetro Parte A; &ovimiento Rectilíneo Uniforme /; (erifiue el eui-o ue usará nivelación del riel de aire Bver figura n /D; Use el nivel -ara com-robar ue el riel se encuentra en la -osición :orizontal; 1es-u0s de encender el com-resorE coloue el deslizador en diferentes -artes del rielE 0ste deberá estar siem-re inmóvil; 3; 1eslice el deslizador con una ra-idez a-ro-iada; a ue en el riel tenemos im-resa una cinta m0trica a-ro-iadaE mida Gnicamente los intervalos de tiem-o ue em-lea el deslizador en recorrer diferentes caminos; Parte =; &ovimiento Uniformemente Acelerado /; ivele el riel de aire; =asándose en la figura n 3E atornille un agarrador a uno de los deslizadores; )n un eHtremo del riel de aire coloue una -oleaE 0sta deberá encontrarse en tal -osición de modo ue una esfera metálica atada a una cuerda -ase -or ella @ se -ueda deslizar :asta el -iso del laboratorioE mientras ue del otro eHtremo de la cuerda se atará al agarrador del deslizador; 3; Con una cinta ad:esiva fie un eHtremo de una cinta de -a-el al deslizador; )sta cinta deberá -asar a trav0s del ticómetro; )n esta cinta se registrará el camino recorrido -or el deslizador mientras es tirado -or la esfera ue cae :acia el -iso con una aceleración constante; J; Tres estudiantes simultáneamente accionarán el ticómetro @ liberarán al deslizador @ a la masa colgante; "; )n el instante cuando la masa deslizante alcanza el -isoE el estudiante ue controla al ticómetro deberá a-agarlo;
7; )n la cinta de -a-el se registrarán los -untos ue nos -ermitirán :acer una descri-ción com-leta del movimiento de la masa deslizante @ del deslizador R),I9TR' 1) 1AT'9 Com-lete la siguiente tabla n / registrando la -osición vs tiem-o @ velocidad vs tiem-o$
AKLI9I9 1) R)9ULTA1'9 Calcule la -endiente del gráficoE -ara ello realice un auste linealE @a sea manualmente o con algGn -rograma de com-utadora; R$ )scriba la ecuación ue relaciona la -osición con el tiem-o; R$
Constru@a la gráfica de velocidad versus tiem-o;
Por sim-le ins-ecciónE cómo están es-aciados los -untos sobre la :oa de datos; R$ !udimos o#servar que los puntos en la gr%fica est%n casi a la misma distancia, solo que algunos est%n con variaciones algo leves a medida que avanz%#amos en la curva.
Mu0 re-resenta la -endiente en el gráfico de -osición vs tiem-oN R$ La pendiente en el gr%fico de &x vs t' representa la velocidad es decir el &8x98t' la variación en la distancia so#re la variación en el tiempo.
Com-are el valor de la -endiente del gráfico de -osición vs tiem-o -or el m0todo tradicional BmanualD @ -or el m0todo gráfico en un com-utador; Mu0 o-inión le merece esta com-araciónN R$ l momento de )acerlo manualmente es menos preciso que calcular pendiente por m$todo grafico en la computadora
Cuál es el significado físico de la relación matemática entre la -osición @ el tiem-oN R$ El significado físico de la relación matem%tica entre la posición y el tiempo en este la#oratorio se refiere a la variación en forma potencial de la velocidad del o#*eto so#re el riel de aire, esta relación muestra cómo la velocidad se mantenía constante a lo largo del tiempo y la gr%fica &/ vs t' ser% una línea )orizontal
)scriba tres -osibles fuentes de error en esta eH-eriencia; o
;ue los orificios por donde sale el aire del riel est$n tapados y no
o
circule el aire para poder mover el deslizador La medición de los puntos en la cinta que muestra los intervalos de
o
tiempo que emplea el deslizador en recorrer diferentes caminos. l momento de soltar el deslizador no fue exactamente el momento en que inició el ticómetro
R),I9TR' 1) 1AT'9
)lia una de las tra@ectorias -unteadasE la ue el deslizador :a@a marcado más claramente; Tenga -resente ue el intervalo de tiem-o entre dos -untos en la cinta de -a-el es de una sesentava de segundo B/sO24D; )scoa el intervalo de tiem-o más conveniente en de-endencia de la claridad con ue se registraron los -untos; Com-lete la tabla n 3$
Tabla n 3
AKLI9I9 1) R)9ULTA1'9 /; Constru@a el gráfico de -osición en función del tiem-o; Mu0 ti-o de relación matemática eHiste entre las variables re-resentadas en el gráficoN
R$ La relación matemática ue :a@ en el grafico BH vs tD es de ti-o -arabólicoE o seaE es una función cuadrática en el tiem-o;
3; Cuál es la ecuación ue relaciona la -osición en función del tiem-oN Recuerde la eH-eriencia de gráficos @ funciones; 9i es necesario -uede utilizar -a-el milimetrado o algGn -rograma de com-utadora; R$ A -artir de la ecuación B"DE calcule la ra-idez instantánea en diferentes instantes @ com-lete la tabla n;J;
J; A -artir del grafico anteriorE calcular la aceleración constante del movimiento rectilíneo uniforme variado; C'CLU9I')9 0espu$s de )a#er realizado esta experiencia de la#oratorio, )emos llegado a las siguientes conclusiones:
;ue la fuerza de rozamiento que act2a so#re el carrito, tanto entre las
ruedas como en el riel, se vio intensificada al agregarle las pesas encima de este en la segunda tirada< como el propio rozamiento del carrito con el aire. ;ue las gr%ficas o#tenidas son las de un 453, ya que la velocidad no es constante y la curva de la gr%fica es una recta cuya pendiente es la aceleración la cual fue calculada autom%ticamente por la computadora< adem%s esta no pasó por el origen porque el carrito ya esta#a en movimiento cuando pasó por el sensor. ;ue la aceleración es directamente proporcional a la fuerza aplicada al sistema como lo afirma la 1egunda Ley de 7eton: >9a = m.
=I=LI',RAF*A
)tml.rincondelvago.com9movimiento?rectilineo?uniforme.)tml .monografias.com @ >isica .#uenastareas.com9materias9introduccion...movimiento?rectilineo9-
es.i(ipedia.org9i(i94ovimientoArectilíneo .sc.e)u.es9s#e#9fisica9cinematica9rectilineo9rectilineo . )tm.sc.e)u.es9s#e#9fisica9cinematica9rectilineo9rectilineo.)tm
A)?'9
&ovimiento Rectilíneo
Riel de aire @ sensores
