CINEMATICA - · PDF fileCAÍDA LIBRE Movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo ... sobre esta pesa la cual es la que jala al carro con una aceleración constante

CINEMATICA

1. INTRODUCCION

En este laboratorio se conocerá los diferentes movimientos que puede experimentar

un móvil ya sea en el MRUV o en caída libre, gracias a la ayuda de los instrumentos

Pasco y realizando las diferentes 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.

2. OBJETIVOS

Establecer cuales son las características del movimiento rectilíneo con

aceleración constante.

Determinar experimentalmente las relaciones matematicas que expresan la

posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.

Calcular la aceleración de la gravedad usando los sensores y verificar que la

caída de un cuerpo no depende de su masa.

3. MATERIALES

Computadora personal con programa Data Studio intalado.

Sensor de movimiento rotacional

Foto puerta con soporte

Móvil PASCAR

Regla obturadora (cebra)

Varillas(3)

Polea

Pesas con portapesas

Cuerda

LABORATORIO DE FISICA II

1

Regla.


2

CINEMATICA

Estudia las leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo producen, limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

MRU

El movil en este proceso describe una trayectoria recta y con velocidad constante en el tiempo, ya que su aceleracion es nula.

VELOCIDAD MEDIA

Es la velocidad en un intervalo de tiempo dado.

VELOCIDAD INSTANTÁNEA

Velocidad que lleva un cuerpo en cada instante. Puede calcularse averiguando la velocidad media en un intervalo de tiempo muy

pequeño.

MRUV

Movimiento que experimenta aumentos o disminuciones y además la trayectoria es una línea recta, y posee aceleracion.

ACELERACIÓN MEDIA

Es el cambio de velocidad de un cuerpo dividido entre el tiempo en el cual ocurre ese cambio.

ACELERACIÓN INSTANTÁNEA

Es el cambio de velocidad medido en intervalos de tiempo muy pequeños. Estos intervalos de tiempo son tan pequeños que son casi igual a cero.

CAÍDA LIBRE

Movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio, se aplica a objetos con movimiento vertical ascendente.

4. FUNDAMENTO TEORICO (MAPA CONCEPTUAL)


3

5. PROCEDIMIENTO

Movimiento rectilíneo uniformemente variado MRUV

Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento y

seguidamente reconocerá el sensor de movimiento rotacional previamente insertado a

la interfase Poder Link

El sensor de movimiento rotacional es un dispositivo que me permitre calcular las

variables del movimiento lineal y rotacional.

Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cual hacemos doble clic

sobre el icono CONFIGURACION, seleccionamos posición lineal, velocidad lineal,

además modificamos la frecuencia de registro y la llevamos hasta 50Hz (50 lecturas

por segundo). Seguidamente arrastramos el icono GRAFICO 1, sobre los iconos de

velocidad y aceleración y obtendremos un grafico de posición, velocidad y aceleración

vs tiempo, luego hacems el montaje de la figura 2.


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Ahora coloque el móvil en la posición inicial(a 1 m de la polea), empiece llas

mediciones con la masa de 30 gr suspendida del hilo.

Inicie la toma de 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 ediciones, luego trabaje con masas de 50 y 70

gramos. Borre las mediciones incorrectas, no almacene datos innecesarios.

NOTA: no permita que el móvil golpee la polea.

Llene las tablas 1,2y 3, calculando el error absoluto y el error porcentual.

TABLA1: con la masa de 20 gr

Numero de medición

1 2 3 4 5 Prom. Total

Velocidad final (m/s)

1.095 1.036 1.039 1.041 1.039 1.05

Aceleración Experimental

Promedio(m/s2) 0.606

0.547 0.551 0.549 0.544 0.56

Análisis Valor teorico Valor

Experimental Error porcentual

Velocidad Final (m/s)

1.19 0.971 18 %

Aceleración (m/s2)

0.709 0.503 27 %

Masa del móvil: ____0.246_______ Kg. Masa del portapesa: _____0.20_________ Kg.


5


Numero de medición



1.264 1.256 1.275 1.264 1.162 1.2642


Promedio(m/s2)

0.802 0.793 0.819 0.806 0.804 0.805

Análisis Valor teórico Valor



1.43 1.309 8.46 %

Aceleración (m/s2)

1.027 0.819 20.33 %


Numero de medición



1.609 1.722 1.609 1.612 1.612 1.2642


Promedio(m/s2)

1.308 1.514 1.308 1.304 1.3763 1.362

Análisis Valor teórico Valor



1.789 1.591 11.06

Aceleración (m/s2)

1.600 1.226 10.56


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5.1. En cada caso ¿Cuál es la diferencia entre el valor teórico y el valor

experimental de la aceleración? ¿A qué se debe dicha diferencia?

El valor teórico lo determinamos mediante las formulas:

√

Y el Valor experimental lo determinamos mediante el DataStudio el cual registra los datos de la

experiencia

La diferencia se debe a que experimentalmente hay fuerzas que reaccionan contra el movimiento

del vehículo disminuyendo su velocidad y aceleración.

5.2. Usando los datos del montaje y la aceleración experimental encontrada,

exprese su ecuación de posición y su primera derivada.

( )

Para masa 0.020 Kg:

( )

( ) ( )

Para masa 0.030 Kg:

( )

( ) ( )


7

Para masa 0.050 Kg:

( )

( ) ( )

5.3. Describa las características del montaje que permite justificar su

clasificación como movimiento rectilíneo con aceleración constante.

El carro tiene un espacio por recorrer de 1 metro el cual es recorrido en un periodo de

tiempo este periodo de tiempo es el mismo que la distancia que la pesa recorrió hacia

abajo.

Observamos que el carro se encuentra atado a una cuerda la cual en el otro costado tiene

atada una pesa, esta pesa nunca varia su masa por lo cual la gravedad ejerce una fuerza

sobre esta pesa la cual es la que jala al carro con una aceleración constante.

5.4. ¿En qué medida la fuerza de fricción con la mesa afecta al modelo

experimental ¿justifique.

En ningún sentido ya que para este experimento usamos un carril en el cual si pudo haber una

fuerza de fricción con el móvil.


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Caída libre

Ingrese al programa Data Studio, sobre el icono crear experimento y

seguidamente reconocerá el sensor foto puerta previamente insertado ala insertase

Power Link.

El sensor foto puerta es un dispositivo que lleva en su interior un diodo led emisor

y otro receptor, lo cual le permite que durante la interrupción de la luz hacer

mediciones de las variables de movimiento.

Seguidamente procedemos a seleccionar sensor fotopuerta+lamina

obturadora, luego configuramos el sensor a fin de que sea capaz de registrar el

tiempo entre bandas, la longitud de recorrido y la velocidad de caída. Indique

como constante la distancia promedio de separación entre bandas, la cual debe

medirse previamente.(VER FIGURA 4).


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Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono GRAFICO sobre el icono de la

foto puerta y seleccionamos la gráfica velocidad de caída vs tiempo, luego

hacemos el montaje de a figura 5.

Colocamos la lamina obturadora según observamos en el montaje, oprima el

botón de inicio y suelte la cebra, cuando esta pase completamente por la foto

puerta tómela evitando que impacte contra el suelo, en todos los casos la longitud

será la misma.

Llenar la tabla 4, calculando el porcentaje de error, para esto asumimos el valor

teórico de g=9.8 m/s2 y el valor teórico de la velocidad final lo calculamos usando

las ecuaciones de caída libre.


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TABLA 4

Numero de Medición

1 2 3 4 5 Promedio


2.380 2.410 2.361 2.364 2.381 2.379

Aceleración (m/s)

9.75 9.74 9.75 9.74 9.74 9.74

Longitud Recorrida

(m)

0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3

Tiempo (s)

0.24 0.25 0.24 0.24 0.24 0.24

Masa total (Kg)

0.41kg

Análisis

Valor Teórico Valor Experimental

Error Porcentual

Aceleración (m/s2)

9.8

9.74

0.61%

Masa de la lamina: ________0.41_____ Kg.

En el siguiente caso debe adicionar una masa de 100 gr en el orificio de la zebra

De modo similar al caso debe llenar la tabla 5


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TABLA 5

Numero de Medición

1 2 3 Promedio


2.3347 2.3336 2.3252 2.33

Aceleración

(m/ )

9.70 9.78 9.73 9.74

Longitud Recorrida (m)

0.3 0.3 0.3 0.3

Tiempo (s) 0.241 0.240 0.239 0.24

Masa total (Kg)

0.141kg

Análisis Valor Teórico Valor Experimental Error Porcentual

Aceleración (m/ )

9.8 9.74 0.6

5.5. Según lo obtenido en la Tabla 4 y la Tabla 5 represente las ecuaciones de la

posición y la velocidad de cada experiencia

( )


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5.6. Para el experimento ¿Son despreciables los efectos de la fuerza de fricción

con el aire? Fundamente

Si, porque los efectos de fuerza de fricción no causarían un descuadre a nuestros

cálculos.

5.7. ¿Que causas se puede atribuir al porcentaje de error?

Puede que el móvil que dañe o descalibre, lo cual causaría un porcentaje de error

mayor y una mala configuración en los sensores.


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6. OBSERVACIONES:

Se hallaron las observaciones correspondientes>

Cuando se realiza medidas se debe procurar mantener horizontalmente la

regla, eso evitara errores considerables.

En la experiencia no hubo margen de error alto, lo cual variaron desde 0 a

9%.

Se debe calibrar el sensor para evitar errores mayores de lo permitido.

7. CONCLUSIONES:

En esta experiencia se puedo determinar las relaciones matemáticas que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.

Se logro establecer cuáles son las características del movimiento rectilíneo con aceleración constante

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