INFORME CIENTIFICO – FISICA FISICA I LABORATO LABORATORIO RIO
Experimento 6 MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME 1 1 Maria Hernandez Hernandez , Jose Galviz Galv iz1 ,Maro !onzalez , Farid Fa rid Fonse Fo nsea a1 Facultad de ingeniería ingeniería –programa –programa de ingeniería civil Universidad cartagena, sede piedra de Bolivar, Cartagena, Colombia
Recibido / profesor Edil Melo Jaimes
Aceptado el dia 14/09/2016
Resumen Este experimento hace alusión alusión a la segunda ley de newton también conocida como la ley del del movimiento, Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza neta , la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección , en este caso el cuerpo experimental estará en reposo , además además se evaluara esta esta ley según el !" #movimiento rectil$neo rectil$neo uniforme% uniforme% el cual consiste consiste en "n cuerpo que realiza una trayectoria trayectoria en en linea recta y donde su velocidad es constante& 'e tomaran en cuenta todas estas leyes y parámetros y se plasmaran en un analicis experimental poniendo a prueba un cuerpo sobre un sistema carril de aire , el cual reduce considerablemente la friccion , para asi poder obtener un movimiento rectilinio uniforme mucho mas perfecto , donde se puedan evidenciar y medir la velocidad de el cuerpo en intervalos de desplazamiento y de tiempo&
Palabras claves: MRU ,2da ley de newton, velocidad Abstract (his experiment refers to the second law of newton also )nown as the law of motion, (his law explains what happens if on a moving body acts a net force, the force will change the state of motion, changing speed module or address, in this case the experimental body is at rest, this law also be evaluated according to the !" #uniform motion% which consists of a body that performs a straight tra*ectory and speed is consta constant& nt& (hey were were ta)en ta)en into into accoun accountt all these these laws laws and and parame parameter terss and are transl translate ated d into into an experimental analicis testing a body on a rail system air, which greatly reduces the friction, in order to obtain a much more perfect uniform linear motion, where they can show and measure the speed of the displacement body at intervals&
e!"or#s: MRU, 2nd newton law, law, velocity © 2!" #isica laboratorio$ e%perimento "
1. Introducción (omaro maron n vari varias as repe repeti tici cion ones es,, para para calc calcul ular ar la velo veloci cida dad d prom promed edio io en cada cada inte interv rval alo, o, todo todo esto esto teniendo en cuenta las distancias que recore el ob*eto sobre sobre unidad unidad de tiempo tiempo&& - partir partir de los result resultado adoss generados se establezeran tablas, diagramas y graficas donde se exprese la informacion informacion obtenida obtenida durante el experimento además de su respectivo analicis donde se comprobaran teor$as e inquietudes planteadas antes del proceso experimental&
+a práctica consiste en colocar un determinado ob*eto sobre el carril de aire por el cual dicho ob*eto pierde gran parte del rosamiento con el riel gracias al aire que sale de este, el cual evidentemente permite hacer una evalu evaluaci ación ón mas precis precisaa del movimi movimient ento o !" que realiza el ob*eto a lo lo largo del carril, carril, este ob*eto sale sale disp dispar arad ado o desd desdee el repo reposo so con con una una dete determ rmin inad adaa aceleracion la cual se va mermando a lo largo del recorrido mientras pasa por cronometros los cuales mide miden n el tiem tiempo po en cada cada uno uno de ello ellos& s& En este este experimento se
$% &e'(n#a le! #e ne"ton% .
Física laboratorio !&
+a segunda ley de newton dice que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la l$nea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime& Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza neta, la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección& En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta/ las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos& 0onsecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas&
Il(straci)n $: #esecripcion #e la se'(n#a le! #e To"ado de ne"ton% https9::userscontent;&emaze&com:images:e;
[email protected]eA>2ad;?2>c<>A.b>edBa:
1icho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un ob*eto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del ob*eto& En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación&
+a segunda ley de newton también llamada la ley de los movimientos obviamente esta extremadamente ligada con el movimiento que se evalua en el experimento que es el !" Cor lo tanto hay que definir en que consiste dicho movimiento para entender un poco me*or lo que se realiza en el carril de aire&
Ec(aci)n $: la *(er+a es i'(al a la masa por la aceleracion% 2 2 2
,% movimiento rectil-neo (ni*orme%
3 4 3"E!54 -'-4 -0E+E!-0678
- pesar de que encontrar el movimiento rectil$neo uniforme o m&r&u en la naturaleza es bastante extraDo, es el movimiento más fácil de estudiar y nos servirá para estudiar otros más comple*os& El movimiento rectil$neo uniforme cumple las siguientes propiedades9
Res(mien#o la se'(n#a le! #e ne"ton 2 2
'i 3 aumenta , la aceleración aunmente 'i la masa aumenta la aceleración disminuye
;
2
+a aceleración es cero #a4<% al no cambiar la velocidad de dirección ni variar su módulo
2
Cor otro lado, la velocidad inicial, media e instantánea del movimiento tienen el mismo valor en todo momento
Física laboratorio !&
.% /0(e es la veloci#a#1
"n cuerpo realiza un movimiento rectulineo uniforme cuando su trayectoria es una l$nea recta y su velocidad es constante& Esto implica que rrecore distancias iguales en tiempos iguales&
0onocemos la velocidad, como una magnitud f$sica, a partir de la cual se puede expresar el desplazamiento que realiza un ob*eto en una unidad determinada de tiempo&
Este concepto se aplica a el experimento, sin embargo no se puede efectuar un movimiento rectilineo uniforme perfecto en el carril de aire, pero si se establezen parámetros similares donde se puede evaluar el movimiento aplicando según su ecuación, ,%$
+a velocidad es representada mediante el s$mbolo , y la unidad de medida dentro del 'istema 6nternacional es el m:s& Cara determinar la velocidad de un ob*eto deben considerarse dos elementos fundamentales, por una parte, en qué dirección se realiza dicho desplazamiento, y por otra parte cuales la rapidez de dicho desplazamiento&
x= +v⋅t x0
Ec(acion ,: #escribe el #espla+amiento #e (n c(erpo en movimiento rectil-neo (ni*orme% 1onde9 2
x, x<9
+a posición del
cuerpo
en
un
instante dado #x% y en el instante inicial #x<%& 'u unidad en el 'istema 6nternacional
2
#'&6&% es el metro #m%
Ec(aci)n .: la veloci#a# en MRU es i'(al ala #istancia en (n intervalo #e tiempo%
v,v<9
Fay varias formas por las cuales evaluar una velocidad, como por e*emplo, la velocidad medio o 6nstantánea y se definen ya que se traba*a con estas en el experimento carril de aire&
+a velocidad del
cuerpo en
un
instante dado #v% y en el instante inicial #v<%& 'u unidad en el 'istema 6nternacional #'&6&% es el metro por segundo #m:s%
2
.%, Veloci#a# me#ia 'e define la velocidad media de un cuerpo que se mueve entre dos puntos C. y C; como el cociente entre el vector desplazamiento y el intervalo de tiempo en que transcurre el desplazamiento& 'u expresión viene dada por9
a9 +a aceleración del cuerpo& 'u unidad de medida en el 'istema 6nternacional #'&6&% es el metro por segundo al cuadrado #m:s;% A
Física laboratorio !&
experimentar el choque de ob*etos de diferente masa& El simulador de riel de aire permite modificar los parámetros más importantes9 masas, velocidades iniciales y coeficiente de restitución, pudiéndose llevar a cabo una gran variedad de experimentos con choque elásticos, no elásticos y perfectamente inelásticos&
Ec(aci)n 2: ec(aci)n 3(e #e*ine la veloci#a# me#ia Gf 4 poscicion final G<4 posición incial (f4 tiempo final (<4 tiempo inicial
5% Montae experimental
.%. Veloci#a# instant4nea 'e define la velocidad instantánea o simplemente velocidad como el l$mite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo considerado tiende a <& (ambién se define como la derivada del vector de posición respecto al tiempo& 'u expresión viene dada por9
Il(straci)n ,: montae experimental para el proce#imiento 0omo lo muestra la Hfigura .I el monta*e experimental está compuesto por un carril de aire, cuatro foto sensores, un carrito móvil, un cronometro y un compresor de aire& El carril de aire se equilibró de tal forma que el movimiento del móvil deslizador sea horizontal& Cor el lado del extremo por donde entra el aire se fi*a una posición inicial para el móvil& "na vez encendido el sistema y activados los cronómetros, se coloco deslizador unos ;< cm a la izquierda de la posición inicial& 'e procedió a encender el compresor, se a*ustó ; velocidades& +uego de regular el nivel del aire, se colocó el carrito y fi*o con el compresor& -l soltar el deslizador la fuerza de gravedad de la pesa lo hace mover hacia la derecha& Ja*o las condiciones anteriores, se halló el tiempo para varios desplazamientos, los cuales fueron utilizados para determinar el tipo de
Ec(aci)n 5: ec(cacion 3(e #escribe la veloci#a# instant4nea #e (n c(erpo con MRU%
2% UTILI7CI8N 9EL RIEL 9E 7IRE El !iel de -ire es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión& El riel consta de un tubo de sección transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale aire a presión& 'obre el riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire que se forma entre el riel y el carro& +os carros se mueven en esencia sin fricción& 'obre los carros se colocan pesos para
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movimiento que tiene el carrito móvil& +os datos del tiempo y el desplazamiento se muestran en la -nalizado el movimiento uniforme rectil$neo se siguiente tabla9 permite promediar que en un tiempo de <,@.?> segundos a una distancia de <,=< m& X(m) T(s)
0.20m
0.39m
0.58m
0.90m
t 1
0,293s
0,528s
0,764s
1,004s
t 2
0,285s
0,515s
0,745s
0,980s
t 3
0,308s
0,555s
0,762s
1,054s
t 4
0,295s
0,531s
0,766s
1,006s
t 5
0,292s
0,529s
0,757s
0,993s
-l analizar la ecuación de la grafica de la posicion en el tiempo, se determina su lineabilidad y al ser su coeficinete de correlacion <,=@, lo cual se acerca a ., indica que su relación directamente proporcional es fuerte&
Tabla 1: datos de desplazamiento y tiempo del móvil
Re*erencias biblio'r4*icas
7n4lisis 1
x(m)
Movimiento rectilíneo& #s&f&% !ecuperado el .; de septiembre de ;<.>, de http9::www&sc&ehu&es:sbweb:fisica:cinematica:rect ilineo:rectilineo&htm 'cuaciones Movimiento Rectilíneo Uni#orme (M&R&U&)& #s&f&% !ecuperado el .; de septiembre de ;<.>, de https9::www&fisicalab&com:exp:test.:mru2 ecuacionesKutmLexpid4B.@>?<2 ?&.MC"3C(a'+).58r+'Jw&.NutmLreferre r4httpsOA-O;3O;3www&google&com&co O;3Pcontenidos *eyes de +ewton& #s&f&% !ecuperado el .; de septiembre de ;<.>, de https9::userscontent;&emaze&com:images:e;[email protected]eA>2ad;?2>c<>A.b>edBa:
f(x) = 0.79x + 0.02 R² = 0.95
0.5
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8
1
1.2
t(s)
6lustración A9 grafico del desplazamiento de <&=< m en el tiempo promedio&
Tiempos (s) 0 0"295 0"5#2 0"759 1"007
Posici! (m) 0"1 0"2 0"#9 0"58 0"9
(abla ;9 análisis del movimiento en una distancia fi*ada&
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