UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ Facultad de Ingeniería Eléctrica Física I Laboratorio N°4: MOVIMIENTO RECTILINEO MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO
II SEMESTRE OBJETIVOS:
Analizar el movimiento rectilíneo en condiciones ideales.
Analizar el movimiento de caída libre.
Medir con precisión la distancia con respecto al tiempo para determinar la velocidad y la aceleración.
INTRODUCCIÓN
DESCRIPCIÓN EXPERIMENTAL Para esta experiencia sobre movimiento rectilíneo uniforme y movimiento uniformemente acelerado comenzamos montando un sistema con un riel de aire, para realizar algunas medidas de movimiento uniforme, luego nos explicaron cómo funcionaba el ticómetro y repetimos la experiencia pero para movimiento uniformemente acelerado.
1. Movimiento Rectilíneo Uniforme:
Montamos el sistema del riel de aire con un deslizador.
Nivelamos y verificamos que el riel estuviese en una superficie recta.
Colocamos el deslizador en un punto inicial y marcamos en qué punto iba terminar el experimento, ese tramo lo dividimos en seis partes iguales.
Cronometramos cuanto tiempo tardaba en recorrer cada una de las seis partes iguales.
Tabulamos todas las medidas de tiempo en relación a la distancia recorrida.
2. Movimiento Uniforme Acelerado:
Teniendo el sistema del riel de aire con el deslizador, le agregamos una polea por la cual pasaba un hilo que amarramos en un extremo al deslizador y al otro extremo una pesa que colgaba en posición para caída libre.
Del extremo del deslizador que no estaba atada la pesa atamos un tira de papel que iba conectada al ticómetro.
Preparamos el sistema para el experimento.
Encendimos el ticómetro, el cronometro, y soltamos el deslizador de manera sincronizada
Una vez la pesa llegó al suelo, recogimos la tira y anotamos el tiempo que duró el movimiento.
Guardamos la tira para medir la separación entre los puntos que marcó el ticómetro.
Todos los datos que recolectamos los utilizamos para cálculos y análisis.
ANÁLISIS INDAGATORIO 1. Ejemplos de movimiento uniforme:
El funcionamiento de los montacargas
El traslado de equipo pesado por maquinarías automatizadas en puertos, y diversos terminales de carga
2. Exactitud de un movimiento uniforme:
Cuando estudiamos el movimiento uniforme a través de la experiencia en el laboratorio, este puede ser un poco inexacto debido a las mediciones con los instrumentos, corrientes de aire externas, desnivel del suelo y mesas, o debido a que las superficies de los objetos a emplear no son perfectas a lo largo de su estructura.
3. Ejemplos de movimiento uniformemente variado:
Cuando los cuerpos caen libremente desde alguna altura, son sometidos a la gravedad que es constante
Se puede observar cuando un tren va a iniciar su recorrido, parte del reposo, luego los motores van acelerando constantemente hasta que en cierto instante deja de variar su velocidad, para después detenerse (desacelerar)
En los aparatos de parques de diversión, siempre parten del reposo y van variando su velocidad de manera constante hasta llegar a un máximo y luego empezar a desacelerar.
4. Aplicaciones tecnológicas de estos movimientos:
El movimiento uniforme es útil para saber qué tiempo le toma a la luz viajar del Sol a la Tierra, conociendo la distancia entre estos, y conociendo la velocidad de la luz que es constante
En especial el caso de caída libre combinado con movimiento uniforme es clave para el desarrollo de armas para ejércitos
En el desarrollo y diseño de naves espaciales, aviones, motores de muchas máquinas en general
ANÁLISIS DE RESULTADOS: MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME 1. Construya la gráfica de posición en función del tiempo en papel milimetrado. 2.
3.
(gráfica construida en papel milimetrado titulado “Gráfica x vs t” adjunto a este informe) Calcule la pendiente del gráfico, para ello realice un ajuste lineal ya sea manualmente o con algún programa de computadora. (gráfica ajustada y cálculos se encuentran en el papel doblemente logarítmico titulado “Gráfica x vs t” adjunto a este informe) m = 1,0654 Escriba la ecuación que relaciona la posición con el tiempo. (cálculos realizados en el papel doblemente logarítmico titulado “Gráfica x vs t” adjunto a este informe ) y(x)=12,8974x 1,06454
4. Construya la gráfica de velocidad versus tiempo. (gráfica construida en el papel milimetrado titulado “Gráfica V vs t” adjunto a este informe”
5. Por simple inspección, cómo están espaciados los puntos sobre la hoja de datos. Por simple inspección, podemos observar que los puntos en la hoja de datos están a prácticamente la misma distancia, con disminuciones muy leves a medida avanzábamos en la curva.
6. ¿Qué representa la pendiente en el gráfico de posición versus tiempo? La pendiente en el gráfico de posición versus tiempo representa el ∆x/∆t, es decir la variación en la distancia sobre la variación en el tiempo. En otras palabras, la pendiente representa la velocidad.
7. Compare el valor de la pendiente del gráfico de posición versus tiempo por el método tradicional (manual) y por el método gráfico en un computador. ¿Qué opinión le merece esta comparación? No teníamos disponible ninguna máquina o programa que pudiera realizar esta operación para poder hacer la comparación indicada en esta pregunta.
8. ¿Cuál es el significado físico de la relación matemática entre la posición y el tiempo? El significado físico de la relación matemática entre la posición y el tiempo en esta experiencia se refiere a la variación en forma potencial de la velocidad del objeto sobre el riel de aire. En condiciones ideales donde hubiéramos observado un movimiento rectilíneo uniforme, esta relación hubiera mostrado cómo la velocidad se mantenía constante a lo largo del tiempo y la gráfica V vs t hubiera sido una línea recta horizontal.
9. Escriba tres posibles fuentes de error en esta experiencia. Tres posibles fuentes de error en esta experiencia son:
La variación de la fuerza aplicada al momento de iniciar el desplazamiento del objeto sobre el riel de aire
La medición del tiempo cada vez que el objeto recorría una cierta distancia
Fuerzas externas que pudimos haber aplicado sobre la mesa donde se encontraba el riel de aire que pudieron haberlo inclinado causando una aceleración/desaceleración durante el desplazamiento del objeto.
ANÁLISIS DE RESULTADOS MOVIMIENTO UNIFORMEMENTE ACELERADO
Posición (cm) Tiempo(s)
2.1
4.5
7.6
11.2
15.3
19.9
25
30.4
5/60
10/60
15/60
20/60
25/60
30/60
35/60
40/60
Velocidad (cm/s) Tiempo (s)
34.7
42.2
48.5
53.9
58.9
10/60
15/60
20/60
25/60
30/60
La ecuación que determina la posición en función del tiempo se encuentra detrás de la gráfica posición versus tiempo, al igual que los cálculos necesarios. En este gráfico encontramos una relación matemática potencial entre las variables. La pendiente del gráfico representa la velocidad, la cual es variable. Teóricamente la gráfica de la velocidad en función del tiempo debe ser lineal para este movimiento, sin embargo en esta experiencia los resultados obtenidos no fueron los óptimos, debido a varios factores como el desnivel del riel, la fuerza de empuje, la fricción, y otras fuerzas externas. La pendiente o derivada de la velocidad versus el tiempo debe ser constante, pero nos quedó en función del tiempo y así podemos concluir en este análisis, que estamos ante un caso de movimiento con aceleración variable, como producto de fuerzas externas.
GLOSARIO
Trayectoria: es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas por las que pasa un cuerpo en su movimiento.
Movimiento : es un cambio físico que se define como todo cambio de posición en el espacio.
Movimiento rectilíneo: la trayectoria que describe el móvil de una línea recta.
Movimiento rectilíneo uniforme : cuando el cuerpo describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula.
Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado: es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.
CONCLUSIÓN BIBLIOGRAFÍA Internet:
http://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoria
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_(física)
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectilíneo
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectilíneo_uniforme
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectilíneo_uniformemente_acelerado
