LAB. MECANICA DE SOLIDOS
PRÁCTICA Nº 03 CINEMÁTICA. I.
INTRODUCCION: En este laboratorio se conocerá los diferentes movimientos que puede experimentaron móvil ya sea en el MRUV o en caída li bre, gracias a la ayuda a yuda de los instrumentos Pasco y realizando las diferent es experiencias con su respectivo montaje será posible representar situaciones en las cuales podamos comprobar que los datos teóricos son iguales o idénticos a los medidos. Sera posible desarrollar nuestra creatividad al momento de armar los respectivos montajes ya que no hay una determinada manera de armarlos, el trabajo en equipo será un gran aspecto a desarrollar dado que durante las experiencias se necesitan de todos los miembros para hacer un trabajo eficaz.
II.
OBJETIVO 1) Establecer cuáles son las características del movimiento rectilíneo con aceleración constante. 2) Determinar las relaciones matemáticas que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.
III.
IV.
MATERIALES Computadora personal con programa Data Studio instalado Sensor de movimiento rotacional Foto puerta con soporte Móvil PASCAR Regla obturadora (Cebra) Varillas (2) Polea Pesas con porta pesas de diferentes masas. Cuerda Regla.
FUNDAMENTO TEORICO. El movimiento puede definirse como un cambio continuo de posición. En la mayor parte de los movimientos reales, los diferentes puntos de un cuerpo se mueven a lo largo de trayectorias diferentes. Se conoce el movimiento completo si sabemos cómo se mueve cada punto del cuerpo; por ello, para comenzar, consideraremos solamente un punto móvil, o un cuerpo pequeño denominado partícula.
Tiene conceptos fundamentales:
a. Movimiento mecánico: Se define como el cambio continúo de posición y dirección que se experimenta el cuerpo. Se divide en dos ramas fundamentales: la cinemática cinemáti ca y la dinámica.
Se caracteriza por el cambio de posición de los cuerpos, o de sus partes, en relación con otro cuerpo cuerpo que se ha tomado como referencia.
b. Sistema de referencia: En esta figura muestra lo más resaltante que el sistema de referencia es el punto de inicio.
c. Elementos del movimiento: Este tiene dos tipos más importantes que hemos trabajado en el laboratorio.
Desplazamiento: El vector que define la posición de un punto o partícula en relación a un origen A con respecto a una posición B. El vector se extiende desde el punto de referencia hasta la posición final. Cuando se habla del desplazamiento en el espacio solo importa la posición inicial y la posición final, ya que la trayectoria que se describe no es de importancia.
Trayectoria: El lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de vista del observador.
Móvil: Se entiende por móvil al objeto en movimiento del que se quiere estudiar su trayectoria o las fuerzas que lo acompañan. Este concepto tiene especial interés en dinámica y cinemática, dado que el objeto del estudio es precisamente un objeto móvil. Para simplificar su estudio en ocasiones el móvil se reduce a un punto teórico donde se concentra toda la masa y sobre el que intervienen las fuerzas y que se desplaza dentro de un sistema de referencia. Si no se hace esta simplificación simplificaci ón y el móvil es un objeto tridimensional, podemos plantearnos también estudiar movimientos de rotación sobre su centro de gravedad
d. Medidas de movimiento:
Velocidad promedio: Es una magnitud vectorial que mide el espacio recorrido por el móvil en cada unidad de tiempo, su dirección es tangente a la trayectoria y su sentido es el mismo que el del movimiento del cuerpo. Se denomina rapidez al módulo de la velocidad. Su unidad en el SI es el m/s.
Rapidez promedio: Define como la relación entre la distancia total recorrida y el tiempo total empleado durante "todo" el viaje de un cuerpo sin tener en cuenta los detalles particulares del movimiento (si aceleró, se detuvo o frenó). s=d/t
e. Aceleración: La aceleración es la magnitud física físic a que mide la tasa de variación de la l a velocidad respecto del tiempo. Las unidades para expresar la aceleración serán unidades de velocidad divididas por las unidades de tiempo (en unidades del Sistema Internacional se usa generalmente) para la física.
f. Clasificación del movimiento:
Según su trayectoria :
Movimiento rectilíneo uniforme
Según su rapidez:
Movimiento rectilíneo uniforme variado.
Ecuaciones matemáticas para la resolución de los cuadros estudiados:
V.
PROCEDIMIENTO: Primeramente y sin ninguna dificultad Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el ícono crear experimento exp erimento y seguidamente reconocerá el sensor de movimiento rotacional previamente Insertado a la interfac e Power Link. El sensor de movimiento rotacional es un dispositivo que me permite calcular Las variables del movimiento lineal y rotacional. Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic sobre el ícono configuración, seleccionamos posición lineal, velocidad lineal y aceleración lineal, además modificamos la frecuencia de registro y la llevamos hasta 50 Hz (50 lecturas por segundo). Seguidamente arrastramos el icono gráfico 1 , sobre los iconos de velocidad y aceleración y obtendremos un gráfico de posición, velocidad y aceleración vs tie mpo, luego hacemos el montaje de la figura 2. Finalmente coloque el móvil en la posición inicial (a 1 m de la polea), empiece las mediciones con la masa de 30 gramos suspendida del hilo. Inicie la toma de datos soltando el móvil y oprimiendo el botón INICIO en la barra de configuración principal de Data Studio. Utilice las herramientas de análisis del programa para determinar la velocidad media y aceleración media. Repita el proceso hasta completar 10 mediciones, luego luego trabaje con masas masas de 30 y 70 gramos. Primer paso
Figura 1. Sensor de movimiento rotacional.
Paso 2
Sensor Rotacional
Masa
Figura 2. Montaje del MRUV
Cálculos matemáticos: Llene las tablas 1, 2 y 3, calculando el error absoluto y el error porcentual.
TABLA 1 Con la masa de 30 gr. 1 Numero de medición Velocidad final (m/s) Aceleración Experimental Promedio (m/s2) Tiempo (s)
Análisis
1
2.2
0.1
Valor Teórico
Velocidad final (m/s) Aceleración m/s2
2 1.1
2.1
3
4
1.2
1.3
2.1
0.2
0.3
2.3
0.4
Valor Experimental
5 1.4
2.3
0.5
Prom. total 1.2
2.2 2. 2
0.3
Error Porcentual
0.66
1.2
81.8
2.2
2.2
0
Para el valor teórico realizaremos los siguientes cálculos mostrados para la velocidad final.
vf=at vf1= (3.8) (0.15)= 0.57m/s
vf2= (3.8) (0.2)= 0.76m/s vf3= (3.7) (0.25)= 0.92m/s vf4= (3.5) (0.3)= 1.05m/s vf5= (1.7) (0.35)= 0.6m/s
Velocidad promedio:
=
0.57 0.57 0.76 0.76 0.92 0.92 1.05 1.05 0.6 0.6 5
= 0.66/
Hallar la distancia: d=
=
.(.)
= 0.9
Hallar la aceleración:
= =
2 2(0.099) (0.1)
= 19.8/
2(0.099) = 4.95/ (0.2) 2(0.099) = = 2.2/ (0.3) 2(0.099) = = 1.24/ (0.4) 2(0.099) = = 0.79/ (0.5) La aceleración promedio: 1.98 4.95 4.95 2.2 1.24 0.79 0.79 = = 0.76/ 5 =
Tabla 2 con masa de 70 g
Numero de medición Velocidad final (m/s) Aceleración Experimental Promedio (m/s2)
Análisis
1
2
1.4
1.6
3.8
3
3.8
Velocidad final (m/s)
0.8
Aceleración (m/s2)
3.2
Prom. total
5
1.8
2
2.2
3.7
3.5
1.7
Valor Experimental 1.8
Valor Teórico
4
3.3
1.8
3.3
Error Porcentual 125 3.1
Para el valor teórico realizaremos los siguientes cálculos mostrados para la velocidad final.
= = ( 3.8)(0.15) = 0.57/ ( 3,8)( )(0.2 = (3,8 0.2)) = 0.76/ = ( 3.7)(0.25) = 0.92/ ( 3.5)( )(0.3 = (3.5 0.3)) = 1.05/ = ( 1.7)(0.35) = 0.6/
Velocidad promedio=
.+.+.+.+.
= 0.78/
Para hallar la distancia tenemos:
2
(3.3)0.25 2
= 0.1
Hallar la aceleración:
= =
2(0.1) (0.15)
= =
Aceleración promedio:
= 8.89/
2(0.1) (0.2)
2(0.1) (0.25)
= 5/
= 3.2/
2(0.1) = 2.22/ (0.3)
= =
2
2(0.1) (0.35)
= 1.63/
.++.+.+.
= 5.76/
Cuestionario: 1. Haga el D.C.L. para el montaje. ¿Cuál es el valor teórico de la aceleración en cada caso m Móvil Dirección f 2
sentido
F1
2. ¿Muestran las gráficas alguna evidencia de error experimental? Sugiera las Muestran las gráficas alguna evidencia de error experimental? Sugiera las posibles causas. La medición de la distancia desde se soltó el móvil no fue exacta El valor teórico en la aceleración calculada es muy alta a comparación de las experimentales posibles causas.
3. ¿Puede tener un cuerpo a la vez rapidez constante y velocidad variable? Explique. Se deduce que para tener una velocidad constante se requiere que tanto la rapidez como la dirección sean constantes. Rapidez constante significa que el movimiento conserva la misma rapidez, es decir, el objeto no se mueve ni más aprisa ni más lentamente. le ntamente. Dirección constante significa que el movimiento sigue una línea recta : la trayectoria del objeto no se curva. El movimiento a velocidad constante es un movimiento en línea recta y con rapidez constante.
VI.
CONCLUSIONES:
VII.
REFERENCIAS:
VIII.
Se comprobó que para poder sacar la aceleración si empre tiene que depender de la masa. Verificamos que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo como en este caso hemos trabajado con el pascar no es nulo, esta se mueve con más velocidad según según la masa que que tenga. Concluimos que ambas fuerzas masa y aceleración aceleració n son directamente proporcional al tiempo y a la masa.
La cuerda tuvo que alinear que estén bien aseguradas entre el carril del Pasco para poder medir su velocidad sin ninguna dificultad. Data Studio nos brindó los resultados sin ninguna dificultad para poder calcular en los cuadros ya seleccionados. Se tuvo mucha responsabilidad con los materiales uno de ellos el más resaltante el móvil pascar que no sufra ningún daño y calcular valores exactos. Al colocarse las diferentes masas al móvil pascar se a tenido mucho cuidado por la rotura del material.
BIBLIOGRAFIA:
1. www.google.com.pe/search?q=aceleracion&oq=ac&aqs=chrome.0.69i59j69i57j 69i60l3j69i59.2718j0j7&sourceid=chrome&es_sm=93&ie=UTF-8 2. /www.google.com.pe/search?q=montaje+de+CDL&oq=m&aqs=chrome6658bm ,nkgfhjk.
3. es.wikipedia.org/wiki/Desplazamiento_(vector)
a) Primera mente reciba nuestros cordiales saludos a nombre de nuestro grupo que lo conforman los alumnos que anteriormente están en la portada ya establecida. b) Después de saludarle seguimos a lo siguiente para darle a conocer la segunda ley de equilibrio detalladamente en el presente informe donde le damos a conocer los procesos y resultados obtenidos en clase donde hemos realizado la segunda ley de equilibrio que se llevó a cabo en el aula de laboratorio donde desarrollamos todos los procesos adecuados para obtener buenos resultados óptimos que a continuación les presentamos detalladamente esperando que sea de su completo agrado y esperando que cumpla con todos los requisitos que se nos indicó que asiéramos asiéramos en clase .
