Marco Teórico
Riel de Aire: El Riel de Aire 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. Sobre el
riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire
que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en
esencia sin fricción. Sobre los carros se colocan pesos para
experimentar el choque de objetos de diferente masa. El
simulador de riel de aire permite modificar los parámetros
más importantes: masas, velocidades iniciales y coeficiente
de restitución, pudiéndose llevar a cabo una gran variedad de
experimentos con choque elásticos, no elásticos y
perfectamente inelásticos.
Podemos encontrar diferentes tipos de Rieles de Aire,
teniendo todos funciones en común. Sirve para ilustrar de
modo espectacular el principio de inercia, la conservación del
momentum y la conservación de la energía.
Se puede trabajar con celdas fotoeléctricas y cronómetros
para realizar estudios cuantitativos.
Metro: Es un instrumento de medición, con la particularidad
de que está construido en chapa metálica flexible debido su
escaso espesor, dividida en unidades de medición, y que se
enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de
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plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema
de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la
cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma.
Se suelen fabricar en longitudes comprendidas entre uno y
cinco metros, y excepcionalmente de ocho o diez metros. La
cinta metálica está subdividida en centímetros y milímetros.
Es posible encontrarlos divididos también en pulgadas. Su
flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más
interesante que otros sistemas de medición, como reglas o
varas de medición. Debido a esto, es un instrumento de gran
utilidad, no sólo para los profesionales técnicos, cualquiera
que sea su especialidad (fontaneros, albañiles, electricistas,
arqueólogos, etc.), sino también para cualquier persona que
precise medir algún objeto en la vida cotidiana.
La función principal de una cinta métrica es permitirnos medir
longitudes ya sean cortas o un poco largas. Este objeto
técnico va en proporción directa a la satisfacción de la
necesidad que va en aumento, porque todo ser humano tiene
en sus hogares, negocios, etc., como mínimo una cinta
métrica, par realizar mediciones requeridas para realizar un
trabajo.
Cronometro: La palabra cronómetro proviene de la mitología
griega, el nombre se le dio por el Dios griego Cronos que era
el Dios del tiempo. Es un reloj o una función de reloj que sirve
para medir fracciones de tiempo, normalmente cortos y con
exactitud.
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Objetivo
Determinar el valor de la aceleración de la gravedad de
manera experimental a través del uso de un riel de aire.
Materiales
Carril de aire con compresor Air Track, con un error de 1 cm;
En este colocamos el deslizador y cada 20 cm tomábamos el
tiempo que tardaba en llegar a 0 cm.
Deslizador de aluminio que media 15 cm: Lo deslizábamos en
el riel de aire cada cierta distancia.
Cronometro Casio con un error de 0.01 s: Con este
tomábamos el tiempo de deslizamiento.
Tacos de madera de 3 cm: Los utilizamos para lograr alcanzar
el ángulo correcto.
Metro Fermetal 5m x ¾”: Con este medimos las distancias
para calcular el ángulo.
Procedimiento Experimental
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1. Con los tacos de madera alzamos el riel de aire de manera que se nos forme un trapecio para calcular el ángulo.
3. Con un cronómetro,
cada 20 cm tomábamos 3
tiempos, para así calcular
un tiempo promedio que
usamos para calcular el
valor de m.
4. Con el tiempo y
distancias (del riel de
aire) formamos una
gráfica distancia
(metros) en función
del tiempo (s2)
5. Con mínimos cuadrados
calculamos el valor de “m”; una
vez teniendo los valores de t, m
y el ángulo, calculamos el valor
de la gravedad.
Tabla de Datos
2. Utilizando el Sen-
1 calculamos el ángulo de inclinación del Riel de Aire.
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n Distancia(mtrs.)
Tiempo TiempoPromedio
TP2 TP2D (TP2)2
1 1,6 1,46 1,76 1,33 1,52 2,31 3,7 5,34
2 1,4 1,26 1,32 1,33 1,30 1,69 2,4 2,86
3 1,2 1,19 1,25 1,23 1,23 1,51 1,8 2,28
4 1 1,08 1,04 1,10 1,07 1,14 1,14 1,3
5 0,8 0,89 0,85 0,87 0,87 0,75 0,6 0,56
6 0,6 0,77 0,78 0,74 0,76 0,57 0,3 0,32
7 0,4 0,64 0,60 0,60 0,61 0,37 0,15 0,14
∑ 7 8,34 10,1 12,8
Resultados
α=7,36
m=0,61
g=9,4 m/s2
Discusión de Resultados
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Una vez realizados todos los cálculos pertinentes, el valor de
la gravedad nos dio cercano al valor real de la gravedad, por lo que
creemos que el resultado obtenido era correcto.
Ya que al calcular el ángulo obtuvimos un valor entre 7 y 9,
creemos que lo que pudo afectar el valor de la gravedad fue el
tiempo, ya que los tiempos utilizados para calcular “m” son todos
tiempos promedios, no tiempos exactos.
Análisis Grafico:
Análisis Cualitativo: En la curva graficada podemos
observar que al variar las distancias el tiempo también varía,
es decir, que si disminuimos la distancia, el tiempo que tarda
el deslizador en llegar a 0 también es menor. Al partir desde
una distancia y tiempo mayor a menor, tenemos
representada una grafica decreciente, lo que implica la
disminución del tiempo y distancias.
Análisis Cuantitativo: Para la determinación de la
gravedad, es necesario obtener el valor del ángulo “α”, que
calculamos teniendo las medias del riel de aire y su altura a
través de la formula del Sen-1, obteniendo como resultado un
ángulo α=7,46; una vez con el ángulo calculado, necesitamos
el valor de “a” y despejándolo de la formula:
X= 1 at2 , decimos que a=2m, donde con la formula de 2
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mínimos cuadrados, pudimos calcular el valor de “m”, que
nos dio m=0,61; una vez con todos los datos ya calculamos el
valor de la gravedad, obteniendo como resultado g=9,4 m/s2.
Conclusión
Newton descubrió que la gravedad es universal, que los
cuerpos se atraen y que solo intervienen la masa y distancia. El
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valor de g nos dice que la gravedad es una fuerza muy débil, la
fuerza entre un individuo y la tierra se puede medir, pero también
depende de la distancia respecto al centro de la tierra.
Apéndice
11,5 32,3 Senα=Cat. Op.
H
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α=Sen-1 20,8 = 7,47º
160
160
Distancias de Cm a Mtrs.
D7= 40cm x 1 mtr. = 0,4 mtrs.
100 cm
D6= 60cm x 1 mtr. = 0,6 mtrs.
100cm
D5= 80cm x 1 mtr. = 0,8 mtrs.
100cm
D4= 100cm x 1 mtr. = 1 mtr.
100cm
D3= 120cm x 1 mtr. = 1,2 mtrs.
100cm
D2= 140cm x 1 mtr. = 1,4 mtrs.
100cm
D1= 160 cm x 1 mtr. = 1,6 mtrs.
100 cm
X=1 at2 1a= m a=2m
2 2
m= n∑td-(∑t)(∑d) = 7*10,1–8,34*7 = 70,7–58,38 = 12,32 = 0,61
n∑t2-(∑t)2 7*12,8-(8,34)2 89,6-69,56 20,04
10
g= 2m = 2*0,61 = 9,4 m/s2
Senα Sen(7,46)
Riel de Aire
11
Metro
Cronómetro
12