UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE ANZOÁTEGUI UNIDAD DE ESTUDIOS BÁSICOS B ÁSICOS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA I
RIEL DE AIRE Prof.
Bachilleres:
Iskandar Arneodo.
Adela Rodriguez Rodriguez C.I: C.I: 17.900.320 17.900.320 Angelica Quijada C.I : 24.799.117 24.799.117 Jean Henriquez C.I : 21.173.677 Luz Parica C.I: 22.876.339
Sección: 07 Puerto La Cruz, 31 de Julio de 2012
ÍNDICE Pág. Introducción Objetivo
3
Fundamentos teóricos
4
Materiales y equipos
6
Procedimiento experimental
7
Tabla de datos
8
Tabla de resultados
9
Discusión de resultados
10
Conclusiones
11
Bibliografía
13
Anexos
14
INTRODUCCIÓN La gravedad o más correctamente la aceleración de la gravedad, es la aceleración con la cual se mueven los cuerpos al caer. El fenómeno de la caída de un cuerpo se produce debido a la fuerza de gravedad o peso del mismo, que es la fuerza con la cual el planeta tierra atrae a los cuerpos cercanos a su superficie. En la superficie de la tierra el valor de esta aceleración, que se indica con la letra g (9,81m/s 2), sería igual en cualquier punto si el globo fuese perfectamente esférico y si la fuerza centrifuga debida a la rotación terrestre, que tiene como efecto una disminución de la fuerza de atracción gravitacional, tuviera en cualquier parte el mismo valor. Al no verificarse estas dos condiciones, (G) varía ligeramente de un lugar a otro.
Existen diversos métodos para estimar el valor de (G), atreves de experimentos que involucran a la fuerza peso y por consiguiente a la aceleración de la gravedad. Uno de ellos se base en el estudio del movimiento de un cuerpo en un plano inclinado, o superficie plana que forma un ángulo muy agudo (mucho menor de 90º) con respecto a la horizontal. En el siguiente informe presentaremos nuestro trabajo en el laboratorio, en el cual estudiamos lo referente a la aceleración gravitatoria, mediante el movimiento de una masa sobre un riel de aire en una distancia establecida, estableciendo el tiempo que tarda en recorrer dicha distancia. Al estudiar el desplazamiento del objeto se obtienen diferentes tiempos, con diferentes distancias. Partiendo de esto pudimos estudiar el movimiento en el experimento y de allí obtener mediante cálculos (mínimos cuadrados, etc.) la aceleración de la gravedad.
OBJETIVO
Determinar el valor de la aceleración de la gravedad de manera experimental a través del uso de un riel de aire.
MARCO TEÓRICO RIEL DE AIRE. Es un instrumento de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. El riel de un tubo de sección transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale el aire a presión. Sobre el riel de aire se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire entre el riel y el carro. Los carros se mueven en esencia sin fricción.
LA GRAVEDAD. En física es una de cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un planeta o satélite. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación del peso, si estamos en un planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta.
ACELERACIÓN. La aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el ritmo o tasa de cambio de la velocidad de un móvil por unidad de tiempo. En otras palabras cuanta rapidez adquiere un objeto durante el transcurso de su movimiento, según una cantidad definida de tiempo.
SEGUNDA LEY DE NEWTON. La segunda ley del movimiento de newton dice que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.
Esta ley explica que ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por que ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificara el estado de movimiento. Cambiando la velocidad en modulo o dirección, en concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta: esto es, las
fuerzas
son
causa
que
producen
aceleraciones
en
los
cuerpos.
Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto.
MATERIALES Y EQUIPOS
Carril de aire con compresor.
Deslizador de 15cm.
Un bloque de inclinación de 2 a 3cm. De espesor.
Una balanza.
Nivel.
Metro.
Un cronometro.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Un método muy sencillo para calcular la gravedad, y cuyos resultados pueden arrojan un porcentaje de error cercano al 0,06% es el siguiente:
1. Nivelar el riel de aire. A partir de la nivelación, inclinar el riel de tal manera que el ángulo entre 7º y 12º. Verificar esta medida, ya que es muy importante para obtener los resultados esperados.
2. Colocar un deslizador en una posición inicial que seleccione en la escala del riel, soltarlo, activando simultáneamente, el cronometro, para medir el tiempo que tarda en recorrer una distancia de 50cm. Repetir este procedimiento para 7 distancias, por triplicado cada medida. Registre los datos en una tabla.
3. Con los datos obtenidos, graficar: distancia en función del tiempo al cuadrado (D vs. T 2 ) aplicar el método de los mínimos cuadrados para obtener el valor de la aceleración. Tomando en cuenta la ecuación 3.1, se podrá determinar el valor de la gravedad. Finalmente calcular el error. Comparándolo con el valor promedio de la gravedad(9,806m/s 2 )
TABLA DE DATOS Tabla N°1. Tabla de Datos Posición
Distancia (cm)
Distancia (m)
T1 (seg.)
T2 (seg.)
T3 (seg.)
Tiempo promedio
Tiempo Promedio2
1
50
0,5
0,92
1,25
1,27
1,15
1,3225
2
60
0,6
1,20
1,22
1,31
1,24
1,5376
3
70
0,7
1,23
1,35
1,35
1,31
1,7161
4
80
0,8
1,22
1,18
1,24
1,21
1,4641
5
90
0,9
1,47
1,24
1,34
1,35
1,8225
6
100
1
1,60
1,37
1,49
1,49
2,2201
7
110
1,1
1,68
1,32
1,45
1,48
2,1904
TABLA DE RESULTADOS Tabla N°2. Mínimos Cuadrados N°
Xi Tprom2 (seg2)
Yi Distancia (m)
(Xi)2
Xi * Yi
1
1,323
0,5
0,25
0,661
2
1,538
0,6
0,36
0,923
3
1,716
0,7
0,49
1,201
4
1,464
0,8
0,64
1,171
5
1,823
0,9
0,81
1,640
6
2,220
1
1
2,220
7
2,190
1,1
1,21
2,409
TABLA DE RESULTADOS Tabla N°2. Mínimos Cuadrados N°
Xi Tprom2 (seg2)
Yi Distancia (m)
(Xi)2
Xi * Yi
1
1,323
0,5
0,25
0,661
2
1,538
0,6
0,36
0,923
3
1,716
0,7
0,49
1,201
4
1,464
0,8
0,64
1,171
5
1,823
0,9
0,81
1,640
6
2,220
1
1
2,220
7
2,190
1,1
1,21
2,409
Σ=
12,273
5,6
4,76
10,226
Tabla N° 3. Aceleración y gravedad obtenidas apartir de los cálculos de mínimos cuadrados. m
0,558
b
-0,178
a (m/seg2)
1,1151
g (m/seg2)
7,50
DISCUSIÓN DE RESULTADOS El propósito de la experiencia era determinar la aceleración de la gravedad de la tierra mediante un dispositivo presente en el laboratorio, denominado riel de aire. Experimentalmente se obtuvo un valor de aceleración de gravedad de (7,50 m/s2), un valor considerablemente cercano del valor teórico de la gravedad que es 9,806m/s 2.
Expresando un error de 23,516%, Durante la experiencia el móvil se desplazo sobre una cortina de aire a presión producida por el riel, evitando así la fricción y alcanzando una aceleración constante de 1,1151 m/s 2 , que modificaba la velocidad del móvil con el paso del tiempo, a este tipo de movimiento se le conoce como movimiento rectilíneo uniformemente variado, que pueda ser estudiado y utilizado para determinar las velocidades de colisión de móviles e incluso la gravedad.
El alejamiento del valor obtenido con respecto al valor real, probablemente se debió a diferentes factores como la velocidad de reacción al activar el cronometro, la habilidad para visualizar el momento exacto en el q llegaba el móvil al punto cero del carril, y el cronometro a la vez o el tiempo que tarda en soltar el deslizador.
Luego de haber analizado los errores de cálculos podemos añadir las escalas pintadas sobre el carril; estas marcas no están hechas con presión y en efecto el móvil recorrerá mayor o menor distancia que la esperada. Por último, esta la nivelación de la mesa que influirá en el ángulo del riel. Por otra parte, están las condiciones ambientales siendo estas: la humedad, la limpieza del riel ya que esta trae como consecuencia el deslizamiento con mayor o menor rapidez del móvil y el aumento de la fricción, etc.
CONCLUSIONES
En el riel de aire un objeto cae por una pendiente prácticamente sin roce.
Es necesario determinar un ángulo adecuado y nivelar el riel lo mejor posible ya que la variación inadecuada de estas medidas impedirán la obtención de los resultados.
El ángulo obtenido fue: 8,55º.
Las graficas de aceleración versus tiempo al cuadrado, nos ayuda a determinar la evolución de las medidas de manera progresiva.
Mediante la ejecución de medios cuadrados es posible determinar la aceleración de la gravedad y por consiguiente la gravedad.
Un error a la hora de tomar un dato experimentalmente puede alejarnos del resultado real.
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA Pagina web: http://es.seribd.com/doc/63693758/Riel-De-Aire2.
Guía práctica: Laboratorio de Física I.
