Trabajo Practica MRU y MRUV

Física General 2012

INTRODUCCIÓN

La física, la más fundamental de las ciencias físicas, tiene como objetos de estudio los principios básicos del universo.

Es el cimiento sobre el cual se basan las otras ciencias – astronómicas, biología, química y geología -. La belleza de la física subyace en la simplicidad de las teorías físicas básicas y en la forma en la que solo un pequeño numero de conceptos esenciales, ecuaciones y suposiciones pueden alterar y expandir la visión del mundo en derredor.

Toda la física puede dividirse en cinco áreas principales:

1. Mecánica clásica, la cual concierne al movimiento simple de los objetos que son grandes en comparación con átomos y se mueven con rapidez mucho mejor que la de la luz.

2. Relatividad, que es una teoría que describe a los objetos que se mueven en cualquier rapidez, incluso con rapidez que se acerca a la de la luz.

3. Termodinámica, la cual trata del calo, trabajo, temperatura y del comportamiento estadístico de un gran numero de partículas.

4. Electromagnetismo, relacionado con la electricidad, magnetismo y campos electromagnéticos.

5. Mecánica quántica, una colección de teorías relacionadas con el comportamiento de la materia a niveles tanto micro como microscópicos.

El presente Trabajo Investigativo trata el capitulo de la mecánica clásica, la que a veces se refiere como mecánica newtoniana o simplemente mecánica.

Este es un lugar apropiado para comenzar el estudio y tratamiento de la física a su mas amplio estilo y mediante el uso de todas las herramientas y modelos matemáticos a la disposición; puesto que muchos de los principios básicos usados para comprender los sistemas mecánicos pueden ser usados posteriormente para describir fenómenos naturales como las ondas y la transferencia de energía.

Además, las leyes de conservación de la energía y el momentum introducidos en mecánica retienen su importancia en las teorías fundamentales de otras áreas de la física.

En la actualidad, la mecánica clásica es de vital importancia para los estudiantes de todas las disciplinas. Es enormemente exitosa al describir los movimientos de diferentes cuerpos como planetas, cohetes y pelotas de béisbol.

Al desarrollar la presente tesis se describirán las leyes de la mecánica clásica, y se examinara una amplia gama de fenómenos que pueden comprenderse con estas ideas fundamentales.

Para ello, como un primer paso en el estudio de la mecánica, es conveniente describir el movimiento en términos del espacio y el tiempo, sin tomar en cuenta los agentes presentes que lo producen. Esta parte de la mecánica recibe el nombre de cinemática.

1 2° Informe Laboratorio- MRU y MRUV


OBJETIVOS

Estudiar el movimiento rectilíneo uniforme de una burbuja de aire en el tubo Nikola.

Comprobar que el movimiento rectilíneo uniforme y el movimiento rectilíneo uniformemente variado se realizan con velocidad constante y aceleración constante respectivamente.

Realizar un análisis profundo dentro de cinemática en lo que refiere al movimiento a lo largo en una línea recta, es decir, el movimiento unidimensional.

Profundizar el análisis del movimiento traslacional tratando al objeto como una partícula, para conocer:

Su movimiento, trayectoria, velocidad y aceleración. Realizar graficas posición – tiempo, velocidad – tiempo, aceleración –

tiempo Aplicar correctamente las ecuaciones para los movimientos con

aceleración lineal constante. Distinguir desde el punto de vista cinemática el M.R.U.; M.R.U.V.

MATERIALES Y EQUIPOS

Tubo de vidrio con agua (tubo de Nikola).

Ruedas de Maxwell.

Reglas milimétricas graduadas.

Cronómetros.

Soportes universales y varillas.



FUNDAMENTO TEÓRICO

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (M.R.U.): Un movimiento es rectilíneo cuando describe una trayectoria recta y uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, es decir, su aceleración es nula. Esto implica que la velocidad media entre dos instantes cualesquiera siempre tendrá el mismo valor. Además la velocidad instantánea y media de este movimiento coincidirán.

De acuerdo a la 1ª Ley de Newton toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo.

Esta es una situación ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partículas. El movimiento es inherente que va relacionado y podemos decir que forma parte de la materia misma.

Ya que en realidad no podemos afirmar que algún objeto se encuentre en reposo total.

El MRU se caracteriza por:

a) Movimiento que se realiza en una sola dirección en el eje horizontal.

b) Velocidad constante; implica magnitud y dirección inalterables.

c) La magnitud de la velocidad recibe el nombre de rapidez. Este movimiento no presenta aceleración (aceleración=0).

Relación Matemática del MRU:

El concepto de velocidad es el cambio de posición (desplazamiento) con respecto al tiempo.

Fórmula: de acuerdo a la definición de velocidad, tendremos:

O sea que:

V=velocidad X=posición t=tiempo

En una ecuación dimensional:

O

La velocidad en unidades de medida pueden ser: m/s, cm/s, pie/s

Leyes de M.R.U.:



a.- en el M.R.U. la velocidad es constante.

b.- la posición es directamente proporcional al tiempo, ya que despejando de la formula de velocidad, tenemos:

que nos indica, a mayor tiempo, mayor distancia recorrida por el móvil.

GRAFICAS DE MRU.: Al graficar el desplazamiento (distancia) contra tiempo se obtiene una línea recta. La pendiente de la línea recta representa el valor de la velocidad para dicha partícula. Al realizar la gráfica de velocidad contra tiempo obtenemos una recta paralela al eje X. Podemos calcular el deslizamiento como el área bajo la línea recta.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (M.R.U.V.): El Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, también conocido como Movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV) o Movimiento Unidimensional con Aceleración Constante, es aquél en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. Esto implica que para cualquier instante de tiempo, la aceleración del móvil tiene el mismo valor. Un caso de este tipo de movimiento es el de caída libre, en el cual la aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la de la gravedad.

También puede definirse el movimiento MRUV como el seguido por una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.



GRÁFICAS:

ECUACIONES DE MRUV



PROCEDIMIENTO

Para el movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U):

Marque sobre el tubo puntos sucesivos de 10cmcada uno. por lo menos 10 puntos.

El primer punto no debe estar pegado al extremo.

Dar una inclinación adecuada al tubo, la que no debe variar durante la práctica.

Ubique la burbuja en el extremo inferior, próximo al primer punto marcado.

Determine el tiempo de la burbuja que demora en recorrer el primer intervalo de 10 cm (repita la lectura del tiempo por lo menos 3 veces), luego proceda a hacer lo mismo con el segundo intervalo de 20 cm, el tercero y así sucesivamente.

Para el movimiento rectilíneo uniformemente variado (M.R.U.V):

Sobre los soportes universales, construya un riel inclinado; sobre el que pueda girar sin deslizarse la rueda de Maxwell.

Marque sobre el riel puntos sucesivos de 100cm cada uno. Por lo menos 10 puntos.

Dejando caer la rueda de Maxwell siempre desde el extremo superior del riel determine el tiempo que tarda en recorrer 10, 20, 30, 40,.., 100cm respectivamente. (para cada registro repita tres veces).

RESULTADOS

A. MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME



TABLA.1

NUMERO DE SUCESO.

TIEMPO(t) DESPLAZAMIENTO (d)

RESULTADO (d/t) .

1 1.48 s 10 cm 10cm/1.48s = 6.75 cm/s

2 2.94 s 20 cm 20cm/2.94s = 6.80 cm/s

3 4.46 s 30 cm 30cm/4.46s = 6.72 cm/s

4 5.83 s 40 cm 40cm/5.83s = 6.86 cm/s

5 7.33 s 50 cm 50cm/7.33s = 6.82 cm/s

Se tomo el tubo el cual contenía agua con aire (Una burbuja) a este le pusimos uno de sus extremos en un soporte universal el cual nos ayudaba para que el tubo quedara ladeado así mediamos el tiempo a la burbuja en subir hasta 10, 20, 30, 40 y 50 Lo cual Medimos con un cronometro.

Se hizo 5 veces lo mismo con cada uno en lo cual en cada intento nos dio resultados diferentes, a esto le sacamos un resultado final, Luego llenamos la tabla de resultados.También logramos ver que para sacar la velocidad de algo (burbuja) se necesita establecer que el desplazamiento sobre el tiempo (d/t) nos dará la velocidad.

Desplazamiento (d ) 10 20 30 40 50Tiempo ( t ) 1,4

82,94

4,46 5,84

7,3

CUESTIONARIO

1. Grafica d vs t en papel milimetrado y anéxalo a su informe.



La gráfica que sacamos es lineal y sus magnitudes directamente proporcionales debido a que si aumentábamos el tiempo también se aumentaban el desplazamiento y viceversa.

2. Determinar la pendiente de la recta y compáralo con la velocidad más probable calculada de la burbuja.

HALLAR la pendiente=... m = (y2 - y1)/(x2 - x1) = (2.94-1.48)/(20-10) = 1.46/10 = 0.146... m = 0.146 esa es la pendiente de la gráfica. La pendiente de una gráfica en un punto es la inclinación que tiene la recta tangente a la gráfica en ese punto.

RESULTADO PROMEDIO = 6.79 cm/s En la anterior tabla logramos ver que la velocidad promedio que llevaba la burbuja de agua fue de 6.79 cm/s, podemos a simple vista notar que los resultados no son exactamente proporcionales pero esto se debe a que fueron medidas con un cronometro por humanos por tanto y la medición nunca será exacta pero aun así promediando los resultados estos son directamente proporcionales.

El espacio (distancia o desplazamiento) recorrido en un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) puede representarse en función del tiempo. Como en este movimiento el espacio recorrido y el tiempo transcurrido son proporcionales la



gráfica es siempre una recta cuya inclinación (pendiente) es el valor de la rapidez (velocidad) del movimiento.

Independientemente del sentido (ascendente o descendente en la gráfica) del movimiento los espacios que recorre la burbuja en este caso siempre positivo.

Si siguieras aumentando la inclinación del tubo, hasta 90Por ejemplo, ¿la burbuja tendría allí su máxima velocidad?, ¿Porqué?- La burbuja poseería su velocidad máxima en un ángulo de 90Porque la burbuja al estar en un tubo lleno de agua, la fuerza de empuje por parte del agua hacia la burbuja es una fuerza vertical hacia arriba, es decir que al estar el tubo inclinado, en un ángulo menor a 90, esta fuerza no elabora un trabajo total; sino lo elabora solo uno de sus componentes; pero si el tubo esta en un ángulo de 90, la fuerza de empuje por parte del agua aquí ya realiza un trabajo directo en dirección hacia arriba y no una de sus componentes.

CONCLUSIONES

Damos por aceptada nuestro modelo de hipótesis de trabajo parcialmente ya que obtuvimos un error experimental debido a la calidad de los instrumentos en que fue realizado nuestro experimento además de los factores ambientales que afectan el experimento ya sea directa o indirectamente.

Los resultados obtuvimos son considerablemente aceptados ya que el factor tiempo es el que incide mayormente en este experimento, ya que este es el que representa la dispersión en los datos obtenidos comparados con los experimentales

Este factor tiempo se puede mejorar considerablemente al tener un equipo sofisticado para medirlo, siempre se obtendrá error experimental pero en menor escala.

También se puede mejorar escogiendo debidamente el local en que se va a realizar el experimento así la gravedad y otros factores que afecten experimento disminuirán considerablemente.


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