Laboratorio Nº4 Fisica 1 Final

2015

CURSO: LABORATORIO DE FISICA I

INTEGRANTES: ANTAYHUA LÓPEZ, KARLA DIONISIO AGÜERO, NOAM LEÓN THUPA,SAÚL OCHOA LAYZA ,JOSSIMAR ROJAS SUÁREZ,CARMEN LUZ

HORARIO: VIERNES 2-4 pm

PROFESORES:-TRUJILLO

FECHA DE PRÁCTICA: 02/10/15

2015

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

FACULTAD DE QUIMICA E INGENIERIA QUIMICA

ESCUELA DE INGENIERIA QUIMICA

FECHA DE ENTREGA:

16/10/15

INTRODUCCIONLa Mecánica es una parte de la Física que tiene por objeto estudiar el estado de movimiento de los cuerpos, buscar sus causas y establecer las leyes que rigen estos movimientos. Dependiendo de la naturaleza del estudio, la Mecánica se divide en dos partes Cinemática y Dinámica.

En esta práctica estudiaremos la Cinemática que estudia de forma genérica el movimiento independientemente de las causas que lo producen. En este Capítulo introduciremos conceptos básicos para la descripción del movimiento: posición, velocidad, aceleración.

1. EQUIPOS Y MATERIALES

LABORATORIO DE FISICA

- Carril de aire- Regla- Compresora, 220 V- Juego de pesas: 5 g, 10 g, 20 g y 500g- Soporte universal- Hoja de papel logarítmico- Clamp- Hojas de papel milimetrado- Polea ligera- Cronómetros- Coche de 12 cm de largo- Sistema magneto registro de tiempo (opcional)- Cinta adhesiva (pegafan)- Huachas de 3 g

2. MARCO TEORICO


Movimiento en una dimensión

Todo el universo se encuentra en constante movimiento. Los cuerpos presentan movimientos rápidos, lentos, periódicos y azarosos. La mecánica es una rama de la física, dedicada al estudio de los movimientos y estados en que se encuentran los cuerpos. Describe y predice las condiciones de reposo y movimiento de los cuerpos, bajo la acción de las fuerzas. Se divide en dos partes:

-Cinemática: estudia las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que lo producen.

-Dinámica: estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos.

Conceptos de un movimiento rectilíneo

a) VELOCIDAD MEDIA E INSTANTÁNEA. (Posición en función del tiempo)Elegido el sistema de referencia comenzaremos por definir la posición en función del tiempo: la velocidad. La velocidad media es el cociente entre el cambio de posición o desplazamiento y el tiempo, mientras que la velocidad instantánea (una definición conveniente desde el punto de vista físico) se define como el límite del incremento de la posición entre el incremento de tiempos correspondiente, haciendo tender a este último a cero. Dicho límite es la definición de derivada de la posición respecto al tiempo en ese punto.

b) POSICION: es la ubicación de un objeto (partícula) en el espacio, relativa a

un sistema de referencia. Es un vector y se denota por r=xî. Es una de las variables básicas del movimiento, junto con el tiempo, en el SI se mide en metros.


c) DEPLAZAMIENTO: se define como el cambio de posición de una partícula en el espacio (para indicar cambios o diferencias finitas de cualquier variable en física se usa el símbolo delta, ∆). Es independiente de la trayectoria que se siga para cambiar de posición. Para determinarlo se debe conocer la posición inicial ri y final rf de la partícula en movimiento.

La velocidad experimenta cambios iguales en cada unidad de tiempo. En este movimiento el valor de la aceleración permanece constante al transcurrir el tiempo. Entonces se define que el móvil presenta aceleración.

d) ACELERACIÓN MEDIA: cambio de velocidad en un intervalo de tiempo,

e) ACELERACION INSTANTÁNEA: En algunos casos la aceleración media es diferente en distintos intervalos temporales y conviene entonces definir una aceleración instantánea. Es cuando la partícula en un instante determinado, como límite de la aceleración media en un intervalo temporal muy pequeño


3. PARTE EXPERIMENTAL Y PROCEDIMIENTO

Para el movimiento con fuerza instantánea:

1. Ponga en funcionamiento la compresora haciendo las conexiones respectivas.

2. Coloque un coche sobre el carril de aire con un cordelito amarrado de un extremo y pase el cordelito por la polea que se encuentra al extremo del carril. Un compañero de clase sostendrá levemente el móvil con la mano.

3. Coloque la cinta de papel a través de la canaleta impresora del registrador de tiempo y péguela con un adhesivo al móvil. Conecte el registrador y encienda la fuente tal como indique su profesor de Laboratorio.

4. Dé al móvil un impulso más o menos fuerte, haciendo que corra sobre el carril de aire. El impresor del registrador de tiempo dejará marcas sobre la cinta de papel.

5. A partir de las marcas en la cinta de papel, así obtenidas, cuente en ella intervalos de 4 o 5 marcas y tome cada intervalo así formado como una unidad de tiempo. A esta unidad arbitraria de tiempo denomínela tic.

6. Elegida la unidad de tiempo, proceda a medir con la regla la posición del móvil en cada instante y registre estas medidas en la tabla 01


TABLA 1

TABLA 2

Δt

(tic)

Δx

(cm)v= Δx

Δt ( cmtic )1 – 0 2,3 2,3

2 – 1 2,95 2,95

3 – 2 3,60 3,60

4 – 3 4,25 4,25

5 – 4 4,90 4,90

6 – 5 5,30 5,30

7 – 6 6,25 6,25

8 – 7 6,65 6,65

Para el movimiento con fuerza constante:

1. Repita los pasos (1), (2) Y (3).

2. Coloque una cuerda al móvil y pásela por la polea que está al extremo

del carril. Ate al final de la cuerda un bloque cuya masa sea 80 g

aproximadamente. Sostenga el coche en el otro extremo inicial.

3. Mueva los botones de los equipos y espere unos segundos a que los dos

sistemas se estabilicen. A continuación retire la mano del coche. El móvil

estará sometido a una fuerza debido al bloque de 80 g que hará que

este se desplace hasta llegar al extremo de la polea.


t (tic) x (cm)

t0 = 0 x0 = 0

t1 = 1 x1 = 2,95

t2 = 2 x2 = 6,65

t3 = 3 x3 = 11,35

t4 = 4 x4 = 17,10

t5 = 5 x5 = 23,25

t6 = 6 x6 = 30,45

t7 = 7 x7 = 37,75

t8 = 8 x8 = 44,20

4. Repita los pasos (5) y (6) y proceda a llenar la tabla Nº3.

TABLA 3

TABLA 4

Δt

(tic)

Δx

(cm)v= Δx

Δt ( cmtic )1 – 0 2,95 2,95

2 – 1 3,70 3,70

3 – 2 4,70 4,70

4 – 3 5,75 5,75

5 – 4 6,15 6,15

6 – 5 7,20 7,20

7 – 6 7,30 7,30

8 – 7 8,60 8,60

TABLA 5


t (tic) x (cm)

t0 = 0 x0 = 0

t1 = 1 x1 = 2,95

t2 = 2 x2 = 6,65

t3 = 3 x3 = 11,35

t4 = 4 x4 = 17,10

t5 = 5 x5 = 23,25

t6 = 6 x6 = 30,45

t7 = 7 x7 = 37,75

t8 = 8 x8 = 46,35

t (tic)Vinst=dx

dt ( cmtic )t0 = 0 v0 = 0

t1 = 1 v1 = 1,2

t2 = 2 v 2 = 2,26

t3 = 3 v 3 = 3,32

t4 = 4 v 4 = 4,38

t5 = 5 v 5 = 5,44

t6 = 6 v 6 = 6,50

t7 = 7 v 7 = 7,56

t8 = 8 v 8 = 8,62

TABLA 6

Δt

(tic) Δv=v i−v i−1a⃗= Δv

Δt (cmtictic )

1 – 0 1,2 1,2

2 – 1 1,06 1,06

3 – 2 1,06 1,06

4 – 3 1,06 1,06

5 – 4 1,06 1,06

6 – 5 1,06 1,06

7 – 6 1,06 1,06

8 – 7 1,06 1,06

9 – 8 1,06 1,06

4. CUESTIONARIO


1.Usando los datos de la Tabla 1, trace la Gráfica 1 “ x vs t “, en papel milimetrado.¿Es esta expresión una relación lineal o no?

Rpta: Según los datos obtenidos experimentales no es una relación lineal, porque se aproxima a una parábola, pero aplicando el método de mínimos cuadrados a la función x(t) para obtener una función lineal que es lo que debería habernos salido y la relación lineal es: x 6,04t – 5,49 con x en cm y t en segundos. Es decir el movimiento es un M.R.U. ya que la fuerza es por un instante; y luego el cuerpo se mueve con v=cte y o se mueve indefinidamente hasta que una fuerza externa modifique su estado. Es decir se cumple la 1era Ley de Newton.

2.Con los datos de la tabla 02 ,grafique las “velocidades medias versus ∆t” (grafica2)¿Que interpretación puede hacer usted al respecto de este resultado?

Lo que se puede apreciar es que las velocidades medias en cada intervalo de tiempo son relativamente constantes ya que oscilan entre cantidades relativamente cercanas lo cual afirma el movimiento rectilíneo uniforme

3.Usando los datos de la tabla 03, trace la grafica 3.A, en papel milimetrado “x versus t” ¿es esta una relación lineal? Determine la formula experiemntal después de trazar la grafica 3.B “x versus t” en papel logarítmico ¿Qué parámetros físicos se han determinado?

ti xi tixi ti2

1 2,95 2,95 1

2 6,65 13,3 4

3 11,35 34,05 9

4 17,10 68,4 16

5 23,25 116,25 25

6 30,45 182,7 36

7 37,75 264,25 49

8 46,35 370,8 64

∑ 36 175,85 1052,7 204

m=(9 ) (1274 ,40 )−(45 ) (182 ,40 )

( 9 ) (285 )−(45 )2=6 ,04

b=(285 ) (182 ,40 )−(45 ) (1274 ,40 )

(9 ) (285 )− (45 )2=−9 ,93


Fórmula experimental: x = 6,04t – 9,93x = -9,93t6,04

Datos obtenidos:

x 2,95 6,65 11,35 17,10 23,25 30,45 37,75 46,35

t 1 2 3 4 5 6 7 8

4.Si la gráfica 3.A fuera una parábola construya una tabla “x vs t2 ”. Trace

la Gráfica 3.C en papel milimetrado. ¿Qué clase de movimiento tendría el

móvil si se le aplicara una fuerza constante? Determine la fórmula

experimental correspondiente e indique las medidas del movimiento del

coche.

Rpta: La gráfica 3ª. Si es una parábola.

Por lo que se construye la Gráfica 3C. x vs t2

Por otro lado debemos decir que si se le aplicara una fuerza constante al carrito tendría

un M.R.U.V. es decir F = cte y , es decir el móvil aceleraría.

* Determinado la formula experimental:

t2 x t2x (t2)2

1 2,95 1,4 1

4 6,65 12,8 16

9 11,35 59,4 81

16 17,10 66,6 256

25 23,25 415,0 625

36 30,45 842,4 1296

49 37,75 1523,9 2401

64 46,35 2540,8 4096

∑ 204 182,4 9455,6 15333

Calculando la formula experimental: m=0,58 ; b=1,79

Por lo tanto la Fórmula experimental sería:

x = 1,79(t2)0,58

Fórmula experimental: x = 0,58t2 + 1,79


5.Haga un comentario en un cuadro, en paralelo, de las dos fórmulas

experimentales para el móvil al que se le ha aplicado una fuerza

constante y de las medidas del movimiento con ellas halladas.

F = cte

x = 6,04t – 5,49 T x = 0,58t2 + 1,79 t

-3,89 1 2,95 1

2.15 2 6,65 2

8,19 3 11,35 3

14,23 4 17,10 4

20,27 5 23,25 5

26,31 6 30,45 6

32,35 7 37,75 7

38,39 8 46,35 8

6.Complete la Tabla 4 y trace la Gráfica 4 “ v⃗ vs Δt ” en papel

milimetrado ¿Qué observa? ¿Es una función escalón que puede

interpretar y describir el movimiento? Discútalo.

Rpta: De la gráfica se observa que si es una función escalón.

También la velocidad va cambiando en intervalos de tiempos.

Δt v Δtv Δt2

1 2,95 1,4 1

2 3,70 3,6 4

3 4,70 10,2 9

4 5,75 18,0 16

5 6,15 27,5 25

6 7,20 40,8 36

7 7,30 53,9 49

8 8,60 68,8 64

∑ 3649,3 310,6 285

De donde m = 1,06 ; b = 0,14

Por lo tanto la fórmula experimental es: V = 1,06Δt + 0,14

V = 0,14 (Δt )1,06


7.Con la fórmula experimental hallada en la pregunta 4, halle las

velocidades instantáneas y complete la Tabla 5. Luego lleve estos

puntos sobre la gráfica 4. Una estos puntos con una recta, luego halle

por el método de mínimos cuadrados la fórmula experimental para esta

gráfica.

De una interpretación a los datos que nos da esta fórmula.

t V tv t2

1 1,4 1,4 1

2 1,8 3,6 4

3 3,4 10,2 9

4 4,5 18,0 16

5 5,5 27,5 25

6 6,8 40,8 36

7 7,7 53,9 49

8 8,6 68,8 64

∑ 3649,3 310,6 285

De donde m = 1,0683 ; b = 0,1361

V = 1,0683t + 0,1361

De donde la velocidad instantánea:

Velocidad Instantánea

t(tic) Vinst

1 1,2

2 2,26

3 3,32

4 4,38

5 5,44

6 6,50

7 7,56

8 8,62

9 9,68


8.Complete la Tabla 6 usando los valores de la Tabla 5 y trace la gráfica

5, aceleración media versus intervalo de tiempo; esto es “a⃗ versus Δt ”,

en papel milimetrado ¿La gráfica indica que la aceleración es constante?

¿Cuál es el valor de la aceleración?.

Rpta: De acuerdo a la gráfica se puede apreciar que la aceleración no es

constante, la aceleración es constante sólo a partir del 2do intervalo.

El valor de la aceleración será el promedio de las aceleraciones.

a⃗m=1 ,20+8(1 ,06)

9=¿1 ,08 cm

s2 ¿

9.Haga un análisis del estudio de la traslación con fuerza constante a

partir de los valores de las fórmulas experimentales obtenidas.

Con los valores teóricos que hemos estudiado, cuando se aplica una fuerza constante a un móvil, su aceleración no varía, se mantiene constante en todo el movimiento, lo cual lo podemos constatar con nuestros valores practicas obtenidos en el laboratorio, del cual nos da un resultado en el que la aceleración no varía significativamente


4.CONCLUSIONES

- Esta experiencia nos ha permitido comprender cómo se mueven los objetos

cuando actúan en ellos fuerzas y momentos externos no equilibrados, y que

es importante configurar exactas imágenes físicas y matemáticas de

desplazamiento, la velocidad y la aceleración y de esta manera comprender

las relaciones que existen entre estas.

- Por otro lado nos ha permitido ver como la partícula objeto de estudio esta

limitada a moverse sólo a lo largo del eje x. Entonces se puede escribir su

posición en cualquier instante t.

- También de esto se deduce que si la velocidad instantánea es constante,

entonces la velocidad media en un intervalo de tiempo es igual a la velocidad

instantánea.

- Si la velocidad instantánea no fuese constante, entonces la velocidad

dependerá del intervalo de tiempo escogido y, en general, no será igual a la

velocidad instantánea al principio o al final del intervalo.

5. BIBLIOGRAFIA http://ocw.usal.es/ensenanzastecnicas/fisicai/contenidos/

temas_por_separado/1_ap_cinematica1011.pdf

https://gnelsonj.files.wordpress.com/2010/01/fisica-i-completo.pdf

Manual de Laboratorio Física I, UNMSM, Lima

A. NAVARRO, F. TAYPE 1998 Física Volumen 1 , Lima, Editorial Gomez S.A.

JOHN P. McKELVEY; HOWARD GROTCH

Física para Ciencias e Ingeniería 1, Primera Edición.


https://gnelsonj.files.wordpress.com/2010/01/fisica-i-completo.pdf

http://ocw.usal.es/ensenanzastecnicas/fisicai/contenidos/temas_por_separado/1_ap_cinematica1011.pdf

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