Informe Laboratorio: Movimiento Rectilíneo Uniforme

Calbul; Robert

Parra; Marcela

Alarcón; Ángelo

Herrera; Javier

Informe física Nº 1

Profesor: Francisco Jaramillo

Ingeniería Civil Informática

Universidad Católica de Temuco

Resumen:

El siguiente informe nos muestra como con la ayuda nuestro robot NXT y las leyes de Newton

podemos calcular el tiempo y la velocidad con sus variables correspondientes.

Este experimento presenta un montaje y tipos de programación a desarrollar, con el objetivo de

permitirle al alumno conocer el movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y ponerlo en práctica con la

ayuda de un Robot NXT.El propósito de este laboratorio es poder determinar la función de distancia vs

tiempo, velocidad vs tiempo, aceleración, constantes y variables en representaciones graficas del

movimiento rectilíneo uniforme (MRU) y el movimiento rectilíneo uniforme acelerado (MRUA).

Con este trabajo es mucho más fácil entender la física ya que con un robot se pueden practicar todos

los movimientos y casos que existen en la física y así tener una mejor forma de estudiarlo.

Objetivos:

Determinar la función de distancia vs tiempo pera el MRU de el robot lego.

Determinar la velocidad del robot para alguna potencia especifica ingresada en la

programación.

Determinar la función de distancia vs tiempo en MRUA del robot lego.

Determinar la aceleración de cualquier robot cuando va aumentando su velocidad y la

distancia.

Herramientas:

Para comenzar con las pruebas físicas con el robot se deben de tomar en cuenta ciertos

conocimientos de fisca, a lo cual le llamaremos herramientas. Estas definiciones y/o formulas

explicativas harán que el trabajo practico sea mucho mas fructífero, que si se empieza con ningún

dato previo de lo que hay que implementar en las actividades.

Leyes de Newton:

Ley de la inercia: “Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y

rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él” Esta ley

postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o

en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo

resultante no sea nulo sobre él.

Ley de fuerza: “el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre

según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.” Esta ley explica qué ocurre si

sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la

fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección.

Ley de acción y reacción: “Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o

sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas”

Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, este realiza una fuerza de igual intensidad y

dirección, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo: Moviendo rectilíneo: Como su

nombre lo dice simplemente es cuando su trayectoria es una línea recta. Y cuando el movimiento es

hacia la izquierda se considera negativo y cuando es hacia la derecha se considerara positivo.

Posición: es la ubicación de un objeto en un lugar. La posición se puede relacionar con el

tiempo mediante las la función, donde x es la posición del objeto.

X=f (t)

Desplazamiento: es el camino recorrido a partir de la posición desde donde partió. Y se puede

calcular con la función.

D=V*T

Aceleración: se puede definir básicamente como el cambio de velocidad en un tiempo

determinado, generalmente para que el calculo de la aceleración sea mucho mas exacta, el tiempo en

que se mide debe de ser lo mas pequeño posible. La aceleración esta dada según la razón:

Velocidad: se define como la razón entre distancia recorrida por tiempo transcurrido,

generalmente el tiempo se muestra en segundos como lo muestra la tabla de referencia de unidades

de magnitudes.

Tabla de unidades de medidas

MAGNITUD ESCALA

distancia Metro

tiempo Segundos

velocidad Metro/segundo

Aceleración metro/segundos2

Movimiento rectilíneo: se da cuando la trayectoria de un objeto en movimiento es una línea

recta. En dicha recta se debe de situar un punto 0 u origen, donde se medirá la posición del objeto

móvil “x” en un tiempo “t”, por lo tanto las posiciones de dicho móvil serán positivas si están a la

derecha del origen y si se sitúan las posiciones a la izquierda del origen serán valores negativos.

Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU): es cuando el objeto proyecta una trayectoria recta, y

es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que no existe aceleración en el

objeto. De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partícula permanece en reposo o en

movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre el cuerpo. En un

grafico siempre será representado por una línea recta.

+Vot+Xo

Si se grafica el MRU de cualquier objeto se representaría como una función lineal por lo cual el todos

los puntos o datos obtenidos previamente en una prueba física, daría una correlación de puntos

formando así una línea recta en forma ascendente.

La pendiente de este grafico se da:

Movimiento Rectilíneo Uniforme Acelerado (MRUA): es aquel en el que un móvil se desplaza

sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración no constante, es decir, la aceleración

del móvil puede ser tanto ascendente como descendente, según sea el caso.

El desplazamiento en función al tiempo se da bajo la ecuación cuadrática:

X= ½ a + t+

Un MRUA siempre genera una ecuación cuadrática, por lo cual al graficarla nos mostrara una

parábola como se muestra mas abajo.

Planes de acción.

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

0,0000 5,0000 10,0000

Series1

0

0,5

1

1,5

2

0 5 10 15

d[m]

d[m]

Polinómica(d[m])

Para empezar con el procedimiento de captura de datos, se deben tomar en cuenta ciertos

elementos básicos para a medición de tales datos, por otro lado se debe de poseer el móvil a ser

estudiado, en esta actividad necesitaremos como prioridad, una mesa o superficie marcada con cinta

aislante, cada tramo de cinta aislante debe de estar paralela a uno de los lados de la superficie a

trabajar, además de estar a una distancia similares cada una de ellas, en segundo lugar el móvil al

cual se le estudiaran los comportamientos en las distintas pruebas, en este caso se utilizara un robot

lego versión estudiante, por lo tanto se debe de poseer un aparato para programar el robot, para este

caso se necesita un computador de escritorio o un notebook que posea el programa Bricx command

center, plataforma de programación en lenguaje en NXT, e instalado el programa Microsoft office

donde se utilizara Microsoft Excel, para almacenar los datos capturados.

Para las mediciones se utilizara una huincha métrica de 5mts, la cual servirá para medir la longitud en

la que el robot se desplazara. Las mediciones de la longitud respecto al tiempo será siempre desde el

punto de inicio, por lo cual el tramo que el robot avanza cera relativamente proporcional al tiempo en

que se desplace de un punto a otro.

Las unidades de medidas utilizadas en el experimento realizado son segundos cuando

hablamos de tiempo y metros para mostrar la distancia recorrido por el móvil. Por lo tanto la razón

expuesta será el tiempo en relación al tiempo recurrido.

Se utilizara la siguiente tabla para capturar las variables de 6 puntos a diferentes distancias,

por lo cual cada punto tendrá un tiempo diferente al anterior.

Los datos obtenidos son de 5 puntos a diferentes distancias en el experimento de MRU Son

los siguientes:

Como ya se ha dicho anteriormente como es un movimiento en línea recta y a una velocidad

constante la grafica de estos datos dará como resultado una función lineal como muestra el grafico

siguiente:

y = 0,1971x + 0,0015 R² = 1

0,0000

0,2000

0,4000

0,6000

0,8000

1,0000

1,2000

1,4000

1,6000

0,00002,00004,00006,00008,0000

Series1

Lineal (Series1)

t[s]

d[m]

0,0000

0,0000

1,8400

0,3690

3,7400

0,7370

5,6400 1,1090

7,5400

1,4910

Después de capturar los datos y graficarlos los pusimos a prueba la ecuación la ecuación de

la posición para calcular a que distancia se encontrara el robot en una cierta cantidad de tiempo data

por la expresión del grafico anterior y=0,1971x+0,0015 donde x será la distancia donde llegara el

móvil.

Luego pasamos al experimento de el Movimiento Rectilíneo Uniforme Acelerado (MRUA):

En este caso la aceleración del móvil ira en ascenso, por lo cual los tiempos serán mucho mas cortos

que los mostrados en un MRU, la siguiente taba poblada de datos ejemplifica lo dicho.

Al graficar los datos nos mostrara una parábola positiva dada por una ecuación cuadrática.

Mecanismos de verificación-demostración experimental

El único mecanismo de verificación de datos que se utilizaran serán los explicados y

recomendados por el profesor a cargo. Los cuales consistían en tomar los datos desde la pantalla del

robot e ingresarlos al Microsoft office Excel y con los datos ingresarlos a un grafico de dispersión.

Luego con el grafico creado se agrega la línea de tendencia al grafico. Luego de hacer lo anterior se

puso a prueba midiendo una distancia dada por una ecuación lineal que nos arrojaban los datos.

y = 0,0113x2 + 0,0552x + 0,0007

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 10 15

d[m]

d[m]

Polinómica (d[m])

t[s]

d[m]

0

0

3,62

0,35

5,808

0,7

7,522

1,06

8,958

1,39

10,226

1,75

CONCLUSION

Hemos conocido manera práctica el uso de la ley de newton y el cálculo de factores como velocidad, aceleración, movimiento etc.

Determinamos la función de distancia vs tiempo para el MRU del robot atreves de gráficos y rectas.

Determinamos la velocidad del robot para alguna potencia específica.

Determinamos la relación velocidad-potencia de programación del robot.

Determinamos la función de distancia vs tiempo para el MRUA del robot.

Determinamos la aceleración del robot cuando va aumentando su velocidad y la distancia. Interpretamos constantes y las variables en la representación gráfica del movimiento.

Bibliografías:

Francisco j. http://educa2011.uct.cl/file.php/462/Fisica/Clase_2_Prog._Robots.pdf

Visitada el 31 de Mayo de 2011.

Apuntes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton

visitada el 30 de Mayo de 2011.