EQUILIBRIO DE FUERZASUNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOPUNO
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y URBANISMO URBANISMO ESCUELA PROFESIONAL DE CIENCIAS FISICO MATEMATICAS
INFORME N°003-SEMESTRE-II-2015N°003-SEMESTRE-II-2015- EPIM-/FIGIM-UNA-PUNO A
: LIC.CONDORI MAMANI Jorge
DE
: HUAMAN FLORES, Yaneth Karely
: INFORME DE PRACTICA ASUNTO “MOVIMIENTO PARABOLICO DE UN PROYECTIL”
FECHA
DE
LABORATORIO
: Puno, 12 de Junio del 2017.
============================================================== Me es grato de dirigirme a Ud. para hacerle llegar el informe de laboratorio de Física Experimental II “Movimiento parabólico de un proyectil”, presentado por la alumna HUAMAN FLORES Yaneth Karely de la escuela Profesional Ciencias Físico Matemáticas, de que mi trabajo consta de lo siguiente:
PRIMERO: Se detalla: los objetivos, fundamento teórico, materiales y procedimiento. SEGUNDO: Se desarrolla el cuestionario TERCERO: Conclusiones.
……………………………………………… HUAMAN FLORES Yaneth Karely Cod: 162988
INFORME N° 02 MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE VARIADO Y CAIDA LIBRE I.
II.
OBJETIVOS Comprobar las ecuaciones correspondientes al movimiento de un proyectil Determinar la relación entre ángulo de disparo y alcance máximo. Determinar la velocidad de lanzamiento. FUNDAMENTO TEORICO Como la única fuerza que actúa sobre el proyectil es su propio peso, la segunda ley de newton en forma de componentes rectangulares, indica que la componente horizontal de la aceleración es nula, y la vertical está dirigida hacia abajo y es igual a la caída libre, entonces:
La ecuación (1), se concluye que el movimiento puede definirse como una combinación de movimiento horizontal a velocidad constante y movimiento vertical uniformemente acelerado.
2.1 MOVIMIENTO DE UN PROYECTIL En este caso se lanza un objeto con cierto ángulo de elevación respectó a un plano horizontal de referencia, tal como se ve en la figura (1). La velocidad en el punto origen o donde inicia su recorrido está representada por el vector (velocidad inicial), en este punto hacemos por conveniencia t=0, luego designamos el “ángulo de tiro” como , de modo que se puede descomponer la velocidad inicial en un componente horizontal cos , y una componente vertical, sin .
Puesto que la aceleración horizontal es nula tal que como se ve en la ecuación (1), la componente horizontal de la velocidad permanece constante durante el movimiento, para cualquier instante posterior t > 0.
Cómo será la aceleración vertical es igual a –g. La velocidad vertical para todo instante de tiempo será:
Ecuaciones son: POSICION La abscisa x (alcance):
( ) t………………..(3) La ordenada es 1
y=( )t − …………………….(4)
VELOCIDAD
= = sen − TIEMPO MAXIMO
=
……………………. (5)
ALTURA MAXIMA
ℎ =
…………………….. (6)
TIEMPO DE VUELO ( )
R=
…………………… (7)
ECUACION DE LA TRAYECTORIA Y=Xtan −
III.
EQUIPOS Y MATERIALES Computadora personal
…………………… (8)
Programa Data Studio instalado.
Interface Science Wordshop 750.
Sistema lanzador de proyectiles (ME-6831) Accesorio para tiempo de vuelo(ME-6810) Adaptador para fotopuerta (ME-6821) Esferas de acero o plástico Papel carbón, papel bond Soporte con pizas, cinta métrica 2.0m
IV.
PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDAD
Procedimiento para configuración de equipos y accesorios.
4.1 MOVIMIENTO PARABOLICO a) Verifique la conexión e instalación de la interface. b) Ingresar al programa Data Studio y seleccionar crear experimento. c) Seleccionar el accesorio para tiempo de tiempo vuelo y fotopuerta, de la lista de sensores y efectuar la conexión usando los cables para transmisión de datos, de acuerdo a lo indicado por Data Studio. d) Efectúe la configuración del temporizador, para la fotopuerta y el accesorio para tiempo de vuelo, tal como se aprecia en la figura(2) e) Adicione un medidor digital a los datos recogido por el temporizador, en el se realizar el tiempo de vuelo. f) Coloque la fotopuerta en el adaptador y luego en la boca del lanzador de proyectiles. g) Efectúe el montaje de dispositivos y accesorios tal como se muestra en la figura (3)
Segunda actividad (determinación de la velocidad inicial) a) Verifique la elevación angular del tubo lanzador b) Inserte con ayuda del tubo atacador la esfera de plástico o acero, en la posición de compresión del resorte según sea el caso. c) Verificar la puntería, esta debe coincidir con la dirección del accesorio para tiempo de vuelo
d) Pulsar el botón inicio. e) Tirar suavemente del cable que activa el disparador f) Verificar el punto de alcance máximo correspondiente; de ser necesario ajuste la distancia de ubicación del accesorio para tiempo de vuelo. g) Anote el valor de ubicación del accesorio para tiempo de vuelo. h) Varié la posición angular aumentados cinco grados cada vez.
OPCIONAL: Los procedimientos desde (a) hasta (g), para las medidas mostradas en las tablas (1), usando la esfera de acero y la es fera de plástico.
angulares
Tabla (1): Datos registrados para alcance máximo y ángulo de tiro, usando la esfera de plástico
Angulo de tiro Alcance máximo (rad) promedio(m) 49cm 0.087(5)
Tiempo de promedio (s) 0.1179 s
0.175(10)
70cm
0.1737 s
8.62 m/s
0.262(15)
93cm
0.2344 s
8.47 m/s
0.349(20)
1.32cm
0.3060 s
8.77 m/s
0.436(25)
1.35cm
0.3552 s
15.62 m/s
0.524(30)
1.54cm
0.4263 s
9.30 m/s
0.611(35)
1.67cm
0.4836 s
13.89 m/s
0.698(40)
1.73cm
0.5325 s
10.42 m/s
0.785(45)
1.79cm
0.6114 s
8.62 m/s
0.873(50)
1.74cm
0.6535 s
10.42 m/s
V.
vuelo
Velocidad (m/s) 9.09 m/s
inicial
CUESTIONARIO
5.1 MOVIMIENTO PARABOLICO 1. Señalar y clasificar las fuentes de error en este experimento Estadísticamente, podemos decir que los errores de ejecución de los disparos están compuestos de la siguiente manera: 40% errores de puntería 40% errores al pulsar el disparador, fundamentalmente por la inmovilidad de la muñeca. 20%restantes se debe a todo lo demás: postura incorrecta, empuñe defectuoso o mala respiración. 2. ¿Se cumple el principio de independencia de movimientos para las esferas lanzadas? PRINCIPIO DE INDEPENDENCIA DE LOS MOVIMIENTOS Fue anunciado por Galileo Galilei, establece, “los movimientos componentes en un movimiento compuesto, se desarrollan independientemente uno a otro, es
decir, el desarrollo de un, movimiento no se ve alterado por la aparición de otro en forma simultánea.” El movimiento compuesto también se presenta en el lanzamiento de proyectiles. La trayectoria descrita por un proyectil es una curva específica llamada parábola. El tiro parabólico se puede estudiar como resultado de la composición de dos movimientos.
3. Comparar los resultados del alcance máximo horizontal obtenidos en la tabla (1) con los datos de y encontrados utilizando la ecuación ( 7).
( )
Angulo de tiro (rad)
Velocidad inicial (m/s)
0.087(5)
9.09 m/s
8.4314
0.175(10)
8.62 m/s
7.5820
0.262(15)
8.47 m/s
7.3205
0.349(20)
8.77 m/s
7.84825
0.436(25)
15.62 m/s
24.896
0.524(30)
9.30 m/s
8.8255
0.611(35)
13.89 m/s
19.686
0.698(40)
10.42 m/s
11.0792
0.785(45)
8.62 m/s
7.58208
0.873(50)
10.42 m/s
11.07924
4. Demostrar que un ángulo de 45° da el máximo alcance horizontal De la ecuación
( )
le asemos una derivada con respecto al ángulo , lo
igualamos a cero para obtener el valore de , en el cual R se obtiene el máximo valor posible.
(2 ) cos 2 0 2 90° 45°
5. Compare los resultados obtenidos en la tabla (1) de la velocidad inicial experimental con la velocidad inicial calculado teóricamente y determine el error correspondiente.
Angulo de tiro (rad)
Velocidad inicial (m/s)
0.087(5)
9.09 m/s
0.175(10)
8.62 m/s
0.262(15)
8.47 m/s
0.349(20)
8.77 m/s
0.436(25)
15.62 m/s
0.524(30)
9.30 m/s
0.611(35)
13.89 m/s
0.698(40)
10.42 m/s
0.785(45)
8.62 m/s
0.873(50)
10.42 m/s
6. Encontrar el ángulo de disparo para el cual, el alcance horizontal es igual a la máxima altura del proyectil. Comparación de las ecuaciones
( )
Y
ℎ =
, de donde
tendremos el ángulo. ( )
=
2(2 ) sen 4 tan 4 75° 7. ¿Cuál es la máxima altura obtenida del proyectil?, ¿y con qué ángulo empleado se obtuvo?
La altura máxima: ℎ =
El ángulo es de 90°, con ello se obtiene la altura máxima esto, es cuando se trata de un “tiro vertical”.
8. ¿Cuáles son las fuerzas que actúan sobre el proyectil después de haber sido lanzado?, muestre su respuesta en un diagrama
fuerza por el cual el cuerpo se
Fuerza de resiste del aire mueve fuerza por el cual el cuerpo se mueve
9. ¿Cómo se determinaría la velocidad inicial de una bala si solo se dispone de una cinta métrica? Para halar la velocidad se utiliza:
V=
V: velocidad E: espacio T: tiempo 10. ¿Qué es una “curva balística”?, explicar detalladamente. La trayectoria balista es la trayectoria de vuelo que sigue un proyectil sometido únicamente a su propio inercia y a las fuerzas inherentes al medio en la que se desplaza, principalmente la fuerza gravitatoria. Cuando sobre el proyectil tan solo actúa la gravedad la trayectoria balística es una parábola. Sin embrago, la presencia de otras fuerzas, tales como la resistencia aerodinámica (atmosfera), la fuerza de sustentación, la fuerza de coriolis (efecto de la rotación terrestre), etc., hace que la trayectoria real sea algo diferente de una parábola.
11. ¿A que se denomina “visual de puntería”? , hacer un esquema explicativo de como apuntar con un arma de fuego para batir el blanco. La puntería es un complejo visual-motriz que exige no son la correcta alineación de la mirada si no también la colocación y “parada” del arma en la ubicación correcta por medio de los músculos del brazo y mano.
12. ¿A que se denomina “parábola de seguridad”? La parábola de seguridad delimita dos zonas, la batida en la cual cualquier objetivo puede ser alcanzado con dos ángulos de tiro, de la no batida ( ∆< 0) que es inalcanzable con la velocidad inicial del proyectil. En la zona batida si el objetivo alcanza con un ángulo inferior a 45° de iros rasantes, en caso contrario de tiro por elevación.
La parábola de seguridad tiene al menos dos puntos interesantes, que son aquellos donde intercepta a los ejes coordenados
13. ¿Qué es y cómo se origina el “efecto de desvió lateral de un proyectil”? Efecto dado a un proyectil mediante impacto oblicuo que hace que el proyectil se desvíe hacia un lado u otro. El efecto puede ser hacia la izquierda, en cuyo caso la rotación angular adopta la dirección hacia la izquierda sobre el eje horizontal, o hacia la derecha, y en tal caso la rotación angular, rebota hacia la
izquierda, mientras que cuando el efecto lateral es ala izquierda, reta y se dirige hacia la derecha.
VI.
CONCLUSIONES
VII.
MEDIANTE EL PRESENTE INFORME hallamos experimentalmente la ecuaciones de la proyectil de un proyecto, lanzado el aire con una cierta rapidez También el movimiento del proyectil está constituido con M.R.U y M.R.U.V Se pudo determinar la velocidad de lanzamiento.
BIBLIOGRAFIA
Física Tomo I-Serway Raymond Alonso- Fin Física Vol-1 Cuestiones de Física- Aguilar Jsement Michel Valero Física Fundamental vol-1
