Contenido
¿Qué es el movimiento de un proyectil? .................................. ................................................... .......................... ......... 2 ¿Para qué sirve esta experiencia? .................................. ................................................... .................................. .................... ... 3 Procedimiento Procedimiento Experimental.............................................. ............................................................... ................................ ...............4 Cálculos y Resultados .................................. ................................................... .................................. .................................. ................... 11 Cuestionario/ Cuestionario/ Evaluación ................................... ................................................... .................................. .............................. ............ 12 Conclusiones ................................. .................................................. ................................... ................................... ................................ ...............16 Recomendaciones Recomendaciones ................................... .................................................... .................................. .................................. ........................ ....... 17 Referencias Bibliográficas Bibliográficas ................................. ................................................. .................................. .............................. ............ 18
¿Qué es el movimiento de un proyectil? El movimiento de un proyectil es un ejemplo clásico del movimiento en dos dimensiones con aceleración constante. Un proyectil es cualquier cuerpo que se lanza o proyecta por medio de alguna fuerza y continúa en movimiento por inercia propia. Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actúa es la aceleración de la gravedad. La gravedad actúa para influenciar el movimiento vertical del proyectil. El movimiento horizontal del proyectil es el resultado de la tendencia de cualquier objeto a permanecer en movimiento a velocidad constante.
El término proyectil se aplica por ejemplo a una bala disparada por un arma de fuego, a un cohete después de consumir su combustible, a un objeto lanzado desde un avión o en muchas actividades deportivas (golf, tenis, fútbol, béisbol, atletismo etc.). L os fuegos artificiales y las fuentes del agua son ejemplos del movimiento de proyectiles. El camino seguido por un proyectil se denomina trayectoria. El estudio del movimiento de proyectiles es complejo debido a la influencia de la resistencia del aire, la rotación de la Tierra, variación en la aceleración de la gravedad.
¿Para qué sirve esta experiencia?
El propósito de este experimento es predecir y verificar el alcance de un proyectil lanzado a cierto ángulo. La velocidad inicial del proyectil es determinada por la velocidad horizontal de salida que tiene el cuerpo analizado, luego se mide el alcance, esto toma varios valores pues es lanzado desde diferentes alturas. También experimentamos y conocemos el movimiento horizontal y vertical, y que leyes gobierna este tipo de desplazamiento. Nos sirve también para establecer una expresión matemática que describe la trayectoria de un móvil, cuando es disparado horizontalmente desde el extremo de una rampa.
Para este tipo de análisis se examina sólo trayectorias suficientemente cortas para que la fuerza gravitacional se pueda considerar constante en magnitud y dirección. También hay que analizar no tener en cuenta los efectos de la resistencia del aire; estas hipótesis simplificadas constituyen la base de un modelo del problema físico. Como, en este caso idealizado, la única fuerza que actúa sobre el proyectil es su peso considerado constante en magnitud y dirección, es mejor referir el movimiento a un sistema de ejes coordenadas rectangulares. Se toma el eje x horizontal y el eje y verticalmente hacia arriba.
Procedimiento Experimental 1. Primero teníamos que preparar los instrumentos para llevar a cabo bien el experimento. 2. En primer caso, era ajustar la canaleta curvilínea a la varilla, gracias a dos ajustadores tanto en la parte de perfil como en la parte vertical. 3. Para tener una canaleta más precisa, tuvimos que poner un trozo de papel en la base, ya que no teníamos soporte. 4. Luego teníamos que tener un fijador hacia el piso, para ello usamos una especie de perilla para medir, en este caso debíamos hacerlo mayor a 30, pero nuestras medidas de muestra fueron 30, 35, 40 y 45. 5. Para que nuestro experimento sea lo más exacto posible debíamos poner una hoja de carbón para que marque los puntos y podamos tener un alcance de la bolilla. 6. Nuestra altura de la canaleta fue de 12,01 cm aproximadamente, en este caso se hizo la medida desde el punto más alto, trazando una perpendicular hasta la proyección de la parte más baja de la canaleta. 7. La plomada nos ayudó a medir con mayor precisión , en este caso para la altura se hizo las medidas de 30,3 , 30,8 y 30,6 , ya que se puso 3 medidas ya que en la canaleta curvilínea habían 3 carriles . 8. H1
Alturas
30,3
H2
H3
Promedio
30,8
30,6
30.56
Datos
Este grafica se esta dando entre las alturas y los promedios de alcances .
9.
¿Existe alguna relación entre el alcance horizontal y la velocidad de salida del proyectil? La relación seria una proporcionalidad donde la velocidad de salida se mantiene constante ya que el movimiento horizontal es un movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Generalizando diríamos que la componente horizontal del movimiento del proyectil siempre se mantendrá constante. ¿Qué papel juega la resistencia de aire? En la realidad, existe resistencia del aire, lo que hace que el alcance del proyectil sea inferior y que su movimiento no sea rigurosamente parabólico.
10. Cambie de altura al punto P y repita el paso 8 ¿ cuál es el alcance horizontal (distancia desde el pie del punto de salida al punto de impacto en el papel )
¿Cuál es el tiempo de vuelo?
¿Qué velocidad lleva la bola en el instante del impacto con el papel (esta es la velocidad horizontal)? Primer calculo
Segundo grafico
Cálculos y Resultados
Cuestionario/ Evaluación 1. ¿Cómo usaría la conservación de la energía para hallar la velocidad de la esfera, que es la esfera que está en la parte superior de la rampa con energía potencial y se desliza y sale desprendida con energía cinética?
Se sabe que la conservación de la energía es utilizada en varios aspectos, ya que este debe permanecer igual al inicio que al final de la trayectoria, sirve para hallar en gran parte la velocidad(esta es la energía cinética) otra hallar la altura desde donde fue desprendía(esta es la energía potencial gravitatoria) y otra para hallar la deformación de los resortes(esta es la energía elástica),teniendo altura ,gravedad y masa del cuerpo al inicio esta se debe conservar en toda la trayectoria, y teniendo al final una velocidad de salida de la rampa pues tendré una energía cinética, siendo esta la única energía presente en el final pues se iguala las energías y se desprende de ahí la velocidad.
2.- ¿Por qué usted afirmaría que el físico al tomar como variable independiente el rotulado como eje Y, y la variable dependiente en el eje X, está cometiendo un error, como usa las matemáticas un físico?
a)
b)
Se estaría cometiendo un error porque al momento de calcular la pendiente de la recta, esta tiende a ser diferente, como en este caso vemos que en “a” la pendiente es 0.404 y en “b” es 2.4672; esto pasa cuando se toma el rotulado como eje Y y la variable dependiente como eje X, la afirmación seria correcta, se está cometiendo un error ya que al invertir los ejes, las pendientes cambian. 3.- Investigue sobre cómo se coloca un satélite que gira alrededor de la tierra.
Varios países y empresas de ámbito internacional, tienen la capacidad de lanzar cohetes y satélites de varias toneladas haciendo que orbiten de forma segura. Para la mayoría de los satélites que se ponen en la órbita, el método del lanzamiento de cohetes es considerado una de las principales vías, ya que consigue atravesar la parte más espesa de la atmósfera más fácilmente y minimiza mejor el gasto de combustible. Después de que uno de estos dispositivos es lanzado al espacio, el mecanismo de control del cohete usa un sistema de guiado para calcular los ajustes necesarios para que el cohete siga el plan de vuelo. En muchos casos, el plan de vuelo le dice al cohete que se dirija al este, ya que la tierra rota en esta dirección, dándole al lanzamiento un empujón extra. La fuerza de esta ayuda adicional depende de la velocidad rotacional de la tierra en la localización del lanzamiento. Este impulso es más fuerte en el ecuador, donde la distancia alrededor de la tierra es más grande y la rotación más rápida. Haciendo una estimación a grosso modo, podemos determinar la circunferencia de la tierra multiplicando su diámetro por pi, que son 3,14. El diámetro de la tierra es de aproximadamente 12,753 kilómetros, por lo que si lo multiplicamos por el número pi tendremos una circunferencia de unos 40,000 kilómetros. Para viajar alrededor de la circunferencia en 24 horas, un punto en la superficie de la tierra tiene que moverse a unos 1700 kilómetros por hora.
Considerando que los cohetes pueden ir a miles de kilómetros por hora, puede que te preguntes porque una diferencia de solo 230 kilómetros importa. La respuesta es que los cohetes, junto al combustible y sus accesorios, son muy pesados. Lleva una gran cantidad de energía acelerar una masa a 230 kph, y por tanto una gran cantidad de combustible. Hacer un lanzamiento desde el ecuador, marca una diferencia real y palpable. Una vez que el cohete llega a una atmósfera más fina, que es sobre unos 200 kilómetros de la superficie, el sistema de navegación del cohete inicia a su vez otros cohetes más pequeños, con suficiente fuerza para poner el vehículo en una posición horizontal. El satélite es entonces liberado. En este punto, los cohetes se encienden de nuevo para asegurar alguna separación entre el vehículo de lanzamiento y el propio satélite
4.- ¿Qué características tiene un satélite geoestacionario y que uso se le da?
Características: Las órbitas geoestacionarias son útiles debido a que un satélite parece estático respecto a un punto fijo de la Tierra en rotación. El satélite orbita en la dirección de la rotación de la Tierra, a una altitud de 35.786 km. Esta altitud es significativa ya que produce un período orbital igual al período de rotación de la Tierra, conocido como día sideral. Como resultado, se puede apuntar una antena a una dirección fija y mantener un enlace permanente con el satélite. Se utiliza una órbita de transferencia geoestacionaria para trasladar un satélite desde órbita terrestre baja hasta una órbita geoestacionaria. Usos: Las órbitas geoestacionarias sólo se pueden conseguir muy cerca de un anillo de 35.786 km sobre el ecuador. En la práctica, esto significa que todos los satélites geoestacionarios deben estar en este anillo, lo que puede suponer problemas para satélites que han sido retirados al final de su vida útil. Tales satélites continuarán utilizando una órbita inclinada o se moverán a una órbita cementerio. Como ejemplo:
INSAT, de la India.
La mayor parte de los satélites de comunicaciones y satélites de televisión operan desde órbitas geoestacionarias; los satélites de televisión rusos suelen utilizar órbitas de Molniya debido a las latitudes altas de su audiencia.
5. realice una experiencia sencilla colocando los ejes en una milimetrada y desde el origen impulsara con su dedo pulgar la salida de la canica entintada con dirección oblicua, repita para otras dos tincadas. Coloque esta hoja trabajada.
Cuando hice el experimento con dos canicas , me di cuenta que va a variar ya que se va a formar una parábola más abierta ,ya que la variación va a cambiar por el motivo de que hay fuerzas como el aire , y la forma como agarre la canica también van a variar la trayectoria .
Conclusiones i.
Concluimos que teóricamente el proyectil debe s eguir trayectoria parabólica.
ii.
Una de las importantes cosas de este laboratorio fue corroborar la teoría y que tan próximo están los resultados obtenidos de manera practica con la teoría, ya que dicho resultado no siempre casi sale igual por motivos más que todo ambientales y errores sistemáticos que se dan al momento de cálculo, cabe mencionar que de los errores se aprende y esto nos sirve cada vez más para nuestra formación universitaria. Este ha sido un experimento bastante importante, ya que se ve la diferencia entre lo físico y lo teórico, el teórico siempre se va ver la perfección y en lo físico vemos que eso no va hacer así ya que va haber variaciones, tanto por el aire, manipulaciones o otros efectos del ambiente.
iii.
iv.
v.
Esta práctica fue interesante ya que nos ayuda a reconocer vía empírica los cambios relacionados con la distancia, altura y fuerza con la que se puede lanzar un proyectil. Hemos observado también que existen factores que influyen en el porcentaje de errores, estos son: Inclinaciones personales al realizar la medida. Descuidos al realizar la lectura en el instrumento de medida. Descuidos al registrar una observación. Esta experiencia es importante, ya que nos explica la superposición de un movimiento rectilíneo uniforme con la de uno uniformemente variado. Por último se puede concluir también que para que un movimiento parabólico se pueda realizar exitosamente, se debe mantener un ambiente estable, pues si no contáramos con dicha condición, dependeríamos de un lugar y un tiempo específico.
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vi. vii.
Recomendaciones
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Como siempre en cada laboratorio se utiliza instrumentos de medida, pues lo más recomendable es tomarse su tiempo en la medida y no apresurarse ya que de esto depende mucho el resultado, a que mencionar también que los materiales que se da deben ser cuidados como se recibió y si hay alguna falla en el instrumento hacer presente al profesor guía del laboratorio. Creo que debemos tener una canaleta con mejor condición ya que eso va afectar mas tanto al despegue como a la altura, cuando digo canaleta, me refiero al aluminio curvado donde ponemos la canica de platino. En relación a una conclusión mencionada, para realizar esta experiencia fijémonos que pequeños factores no interfieran en nuestro resultado, por ejemplo ráfagas de aire. Una recomendación imprescindible es calibrar los instrumentos para eficientes resultados. No olvidar de tomar en cuenta el signo de la aceleración ya que alteraría nuestros resultados.
Referencias Bibliográficas Referencian web: •
http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/fisica/trabajoy.htm
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http://www.fisica.ru/materias/labMecanica2_proyectiles.pdf
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http://didactica.fisica.uson.mx/applets/laboratorio/proyectiles/Documentacion/TeoriaPro yectiles.htm
Referencia bibliográfica: • • • • •
Física, Jerry D. Wilson, Anthony J. Buffa,Quinta Edición,Editorial Prentice Hall Mexico,2003 Serway, Beichner, Fisica, Tomo I, 5ta Edición, McGraw-Hill, México, 2002 Sears, Zemansky, Young, Fisica Universitaria, Vol I – 1998 Guia de Laboratorio UNI - UNAC
