FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ARAGÓN. Práctica numero 1: movimiento rectilíneo uniforme.
Laboratorio de cinemática y dinámica.
Alumno: Fernández Cano Veronico David Ricardo.
Número de cuenta: 412057786.
Grupo: jueves 16:00-17:30
Ciclo escolar: 2014-1
Fecha de realización: 05\09\2013.
Fecha de entrega: 12/09/2013.
Aspectos teóricos:
Movimiento relativo: El movimiento de una partícula puede ser observado desde distintos sistemas de referencia. Cuando se consideran dos observadores con un movimiento relativo entre ellos, el tiempo y las posiciones medidas entre dos eventos por estos observadores no coinciden, y la diferencia depende del estado de movimiento relativo entre ellos. Trayectoria de una partícula y de un cuer po rígido: La trayectoria es el conjunto de todas las posiciones por las que pasa un cuerpo en movimiento, para el caso del estudio de la dinámica su estudio se define en 2 partes donde primero se considera el movimiento de una partícula y después se pretende el estudio del movimiento de un cuerpo teniendo en cuenta la rotación y la desaceleración que tiene debido a su for ma. Desplazamiento: Magnitud vectorial que mide el cambio de posición de un cuerpo durante su movimiento. Es la longitud de la trayectoria comprendida entre la posición inicial y la posición final de un punto material. Características del M.R.U. Velocidad: es una constante. Trayectoria: línea recta. Desplazamiento: es la diferencia éntrela posición final manos la inicial. Aceleración: es igual a cero. Ecuaciones generales:
Ejemplos: El rayo láser Un auto en línea recta y a velocidad constante Las botellas en las fábricas para ser llenadas. Un nadador en la pista recta de competencias (nadando a velocidad constante). Un tren bala mientras mantenga su dirección y rapidez (en una línea recta).
Objetivo:
Aplicar los conceptos de movimiento rectilíneo uniforme. Actividades:
1) Analizar las características del M.R.U. 2) Determinar la velocidad lineal de un cuerpo. 3) Determinar la constante de restitución del r esorte plano. 4) Construir e interpretar las graficas de desplazamiento-tiempo (s-t) y velocidad-tiempo, (v-t). 5) Interpretar el significado de la pendiente de la recta en la grafica x-t. Equipo:
Bomba de calor.
Carril de aire con accesorios y carros.
Cronómetros.
Flexómetro.
Desarrollo: o
Reparar el equipo ensamblando el carril de aire, conectándolo a la bomba de calor, los carros y ajustando los resortes.
o
Con precaución nivele el carril, colocando el c arro en su parte centr al y encendiendo la bomba de calor, observando hacia donde tiende a desplazarse e l carro y ajustar con los tornillos de los soportes del carril.
o
Apagar la bomba y volver a realizar lo mismo hasta que el carro oscile en una posición de equilibrio.
o
Con el flexómetro señale las divisiones que crea convenientes a lo largo del carril (teniendo en cuenta la longitud del carro) y haga marcas con lápiz.
o
Impulse ligeramente el carro hacia un extremo del carril (de preferencia hacia donde inicia la referencia que marco). Espere a que su velocidad este lo suficientemente lenta para que pueda medir de una forma más precisa el tiempo de recorrido entre marcas.
o
Construya tabla de lecturas.
o
Construya una grafica en papel milimétrico con los datos de s y de t, ajuste la recta con el método de los mínimos cuadrados, señalando sus parámetros y en especial rec alcando la pendiente.
o
Construya una grafica de velocidad v contra el tiempo. Ajuste la curva y especifique la pendiente. Utilice s y v en el eje de las ordenadas y t en el eje de las abscisas.
o
Realice tres pruebas para las cuales, se abarque todo el carril, carr il, es decir, solo mida el tiempo desde que se inicia el movimiento hasta el final del c arril. Haciendo una después de la otra.
o
Calcule la velocidad para cada prueba prueba (
⁄ ) y calcule la energía cinética para cada
caso y determine la constante de restitución del resorte plano. Desprecie la deformación del resorte y el tiempo que dura esta.
Tablas de lecturas y resultados: lecturas
Δs (m)
s (m)
Δt (seg)
t (seg)
v=Δs/Δt (/seg)
1
.156
.156
1.2
1.2
.13
2
.312
.156
1.7
0.5
.312
3
.468
.156
2.1
0.4
.39
4
.624
.156
2.5
0.4
.39
5
.78
.156
2.9
0.4
.39
6
.936
.156
3.2
0.3
.52
total
3.276
.936
13.6
3.2
2.132
s (m)
t (seg)
punto graficad graficado o
t^2
s*t
0,156
1,2 A
1,44
0,1872
0,312
1,7 B
2,89
0,5304
0,468
2,1 C
4,41
0,9828
0,624
2,5 D
6,25
1,56
0,78
2,9 E
8,41
2,262
0,936
3,2 F
10,24
2,9952
33,64
8,5176
TOTAL:
Memoria de cálculos:
Para encontrar la recta que ajuste los valores graficados mediante el método de los mínimos cuadrados se siguió el siguiente procedimiento: Se uso la siguiente fórmula para encontrar la pendiente:
Sustituyendo los valores de la tabla anterior:
Para encontrar el ángulo de la pendiente:
Para encontrar la ordenada al origen se utilizo la siguiente fórmula:
Sustituyendo los valores de la tabla:
Grafica:
Cuestionario:
1. ¿Qué es un carril de aire? Es un riel en el cual se encuentran orificios por los que sale aire procedente de la bomba de calor.
2. ¿Qué es una bomba de calor y porque se utiliza en este experimento? Se utiliza en este experimento para disminuir la fricción entre el carro y el riel y que así este tenga un mejor desplazamiento y es un dispositivo que permite transmitir energía de un ambiente a otro.
3. ¿Qué ocurre si se coloca un peso en un lado del carro en equilibrio?, e quilibrio?, describir el fenómeno. Este alteraría su estado de movimiento rectilíneo uniforme porque haría que el carro se balanceara hacia un lado.
4. ¿En qué instante se tiene una velocidad constante en el carro (M. R. U.)? Después de que llega a uno de los extremos del riel y se regresa hasta tocar el otro extremo.
5. ¿En qué parte del equipo se presentan las aceleraciones del carro y a que fenómenos se deben? Las aceleraciones se presentan en las partes del riel que por alguna razón se genera más fricción de la debida.
6. ¿Por qué se le colocan pesos al carro? En este experimento no se le colocaron pesos al carro pero en caso de que esto se hubiera realizado sirven para demostrar que este continúa en M. R. U.
Concusiones:
En la realización de esta práctica el procedimiento resulto resultó algo confuso debido a que no se tenia experiencia por parte de los alumnos con los instrumentos que se ocuparon en la realización de la misma, al igual se presentaron c onfusiones a la hora de tomar las lecturas corre spondientes para poder llenar las tablas y que estas nos proporcionaran la información necesaria para la realización de la actividad posterior que consistía en el ajuste de la grafica mediante el método de los mínimos cuadrados. En la práctica se observo también que era imposible tomar las lecturas exactas del tiempo debido a que era un intervalo demasiado rápido para poder ser observado con claridad. Esta situación queda evidenciada con los puntos graficados los cuales no están sobre la rect a de ajuste en la gráfica. Los cálculos realizados fueron hechos con el objetivo de obtener la ecuación de la re cta-pendiente la cual es el ajuste de los datos tomados y graficados a partir de las mediciones de la distancia contra el tiempo; nos sirvieron para demostrar en el primer experimento que la velocidad es un constante con respecto al tiempo.
Bibliografía:
Riley William f., Sturges Leroy D., Engineering Mechanics, John Wiley and Son’s, 1993 Bedford Anthony, Fowler Wallece, Mecánica para I ngenieros, Dinámica, Adición Wesley Iberoamericana, 1996. Hibbeler Russell C., Mecánica para ingenieros, Dinámica 7ª. Edición, CECSA,1996. Shames Irving H, Mecánica para Ingenieros, Dinámica 4° edición, Prentice Hall (PEARSON), México 1999. Knudsen J.M., Hjort P.G., Elements of Newtonian Mechanics, Springer 2000 Chow Tai l:, Classical Mechanics, John Wiley and Son’s, 1995 Das Braja M., Kassimali Aslam, Sami Sadat, Mecánica para Ingenieros, Dinámica, Limusa 1999. Beer /Jhonston, Mecánica Vectorial para ingenieros Dinámica 6ª, McG raw Hill.
