MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME ACELERADO

17 DE SEPTIEMBRE DE 2014 Dylan Figueroa Felipe Gahona

Objetivos.- El objetivos a cumplir en esta experiencia prctica son los de poder mangar y emplear los

conceptos y las relaciones involucradas en la descripcin del fenmeno de movimiento

rectilneo uniforme acelerado.

Para esto se realizaran una serie de experimentos en el laboratorio.

Introduccin.-

En este informe revisaremos el trabajo realizado dentro del tercer laboratorio de

Fsica I. La finalidad de los laboratorios en esta asignatura es el complementar y

ayudar a la enseanza terica de Fsica I (ctedra) para obtener un mejor resultado

de aprendizaje.

En la experiencia 3 vimos el movimiento rectilneo uniformemente acelerado

(MUA), el cual de acuerdo a la segunda ley de Newton, dice que un movimiento de

este tipo se obtiene aplicando una fuerza constante a una partcula que

inicialmente est en reposo.

Para lograr esto basndonos en esta teora, el experimento lo realizamos con un

carro que es tirado sobre el riel de aire mediante una cuerda de la cual cuelga una

pesa. Con la ayuda de nuestros materiales, se registra y analiza el movimiento del

carro sobre nuestro riel. El registro de distancias y tiempos se obtiene haciendo que

la cuerda pase por una polea provista de un sensor.

Al considerar un eje X en la direccin de los desplazamientos del carro, se tiene que

la posicin, la velocidad, la aceleracin y la fuerza neta sobre el carro, pueden ser

descritas por su nica componente a lo largo de dicho eje.

Materiales.-

Para experimentar de acuerdo a esta teora se requirieron los siguientes

implementos:

ScienceWorkshopTMInterfase.

Sensor Smart Pulley.

Riel de aire y carro

Bomba inyectora de aire.

Con la ayuda de esta bomba inyectora de aire, pudimos

activar el riel de aire para mover el carro y as realizar el

experimento.

Esta mquina es esencial dentro de esta

experiencia, ya que es la responsable de

enviar los datos obteniendoal momento de

realizar el experimento sobre MUA.

Esta polea inteligente es la encargada de

marcar cada movimiento del riel, ya que

posee un pequeo sensor laser con el cual

registra cada movimiento, transformndolo

en datos para luego procesarlos en la

Interfase 750 y de esa manera graficarlas en

el software DataStudio

Es un aparato de laboratorio utilizado

para estudiar las colisiones en una

dimensin. El riel consta de un tubo de

seccin transversal cuadrada con una

serie de perforaciones por las que sale

aire a presin

Procedimiento.-

En esta experiencia se realizaron una serie de procedimientos los cuales fueron:

1.- El montaje del experimento, esto consisti en montar toda la implementacin,

necesaria para la buena realizacin de este.

2.- realizacin del experimento, en esta parte se realiz el experimento en s,

partiendo con algunas pruebas previas antes de realizar la verdadera. Una vez

terminada las pruebas, se realiz la toma de datos verdaderas, la cual consisti, en

encender la bomba de aire, para luego soltar el carro y a su vez hacer clic en el

programa para poder calcular los datos necesarios.

3.- anlisis de datos, esto es el ltimo procedimiento a realizar, para esto fue

necesario obtener los datos del experimento, para as poder analizar una serie de

puntos planteados en la gua.

4.- para finalizar se procedi a responder las siguientes preguntas:

a) cul es el propsito u objetivo de este experimento?

R: el propsito u objetivo de este experimento es el poder fijar los conceptos y

relaciones de involucrados en la descripcin de un movimiento rectilneo

uniformemente acelerado.

b) escriba las tres ecuaciones siguientes para el movimiento rectilneo

uniformemente acelerado: posicin en funcin del tiempo, velocidad en funcin del

tiempo y velocidad en funcin de la posicin.

R: = + +1

2 2 .

= + .

2 = 2 + 2 . .

0.03

0.15

0.45

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

0.5

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

PO

SIC

ION

(M

)

TIEMPO (S)

Posicion v/s Tiempo

Funcion v/s

Anlisis de Datos.-

1. Representar la Grafica x(t) v/s t. Dibuje los ejes de coordenadas colocando las variables, sus

unidades y el rango numricos y los valores intermedios importantes.

2. Representar la Grafica v(t) v/s t. Dibuje los ejes coordenados colocando las variarles, sus unidades

y los calores intermedios importantes.

0.41

0.74

1.3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

VEL

OC

IDA

D (

M/S

)

TIEMPO (S)

Velocidad v/s Tiempo

Velocidad v/s Tiempo

(Velocidad v/s Tiempo)

3. Hacer un ajuste lineal para la grficav(t) v/s t obtenga la aceleracin del carro a travs de la

pendiente del ajuste lineal. Anote su resultado a continuacin.

A aceleracin segn la pendiente es: 2,0255 [m/s]

4. Usando las la herramienta Data Studio, vaya a la grfica de v(t) y elija en ella el segundo puntos

de su registro. Anote el valor de t y v abajo. En la grfica de x(t) encuentre el valor x asociado a

este tiempo t y tambin antelo abajo. Estos valores sern considerados los calores inciales del

movimiento.

t= 0,3689 *s+

X= 0,030 [m]

V=0,28 [m/s]

5. Con los valores iniciales escribir la expresin analtica de las ecuaciones 1 y 2 de la gua.

X(t) = 0,030 + 0,28(t-0,3689) + a(t -0,3689)

V(t)= 0,28+ a(t 0,3689)

0.28

1.3

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

VEL

OC

IDA

D (

M/S

)

TIEMPO (S)

Velocidad v/s Tiempo

Velocidad v/s Tiempo

6. En la Grafica x(t) considere el dcimo puntos, y anote a continuacin los calores experimentales

de x y t. Para el tiempo t que midi, evalu la expresin analtica de x(t) obtenida en 5 usando

los criterios de cifras significativas. Cmo se compara el valor experimental con el valor

calculado?

t = 0,6158 [s]

Xexp = 0,150 [m]

x(t) = 0,030 + 0,28(0,6158-0,3689) + 2,0255(0,6158 - 0,3689)

x(t) = 0,030 + 0,28(0,2469) + 4,051(0,2469)

x(t) = 0,471[m]

= 0,1500,471

0,150 100= 2%

Hay un 2% de incerteza en el valor calculado.

7. En la grfica de v(t) considere el octavo punto, y anote a continuacin los valores experimentales

de v y t. Para el tiempo t que midi, evala la expresin analtica Obtenida en 5- usando los

criterios de cifras significativas Cmo se compara el valor experimental con el valor calculado?

T = 0,5854 [s]

Vexp = 0,74 [m/s]

v(t) = 0,28+ 2,0255(0,5854 0,3689)

v(t) = 0,28 + 2,0255(0,1861)

v(t) = 0,7185[m/s]

= 0,740,7185

0,74 100 = 2,9%

Hay un 2,9% de incerteza en el valor calculado.

Preguntas de Desarrollo.-

Cul es el propsito u objetivo de este experimento?

Como se mencion anteriormente en la introduccin de este informe la finalidad de los laboratorios es

complementar la enseanza terica para obtener un mejor resultado de aprendizaje. En esta

oportunidad nuestro propsito fue el comprobar mediante un experimento la teora del movimiento

rectilneo uniformemente acelerado (MUA), basado en la segunda ley de Newton.

Escriba las tres ecuaciones siguientes para el movimiento rectilneo

uniformemente acelerado:

x = X + V(t - to) + a (t t)2(posicin en funcin del tiempo).

v = V + a(t t) (velocidad en funcin del tiempo)

v2 = V + 2a(x - x) (velocidad en funcin de la posicin)

Cunto miden los pequeos desplazamientos para los cuales la polea registra los

tiempos?

La polea al estar provista de un sensor, cuando gira (gracias al roce con la cuerda) produce los registros

de los intervalos de tiempo empleado por el carro en cada uno de sus pequeos desplazamientos de

0,015 metros (1,5 centmetros).

Qu datos se obtendrn con el programa Data Studio en este experimento?

Luego de optimizar e instalar todo lo necesario antes de hacer las mediciones requeridas, al utilizar el

software DataStudio pudimos obtener la posicin y velocidad del carro en funcin del tiempo. A partir

de estos datos, el software da la posibilidad de representar los grficos correspondientes.

A partir de qu grfico se obtendr la aceleracin del movimiento?

Una vez que el software DataStudio nos arroje las grficas, podremos obtener mediante el aprendizaje

en la asignatura la aceleracin del movimiento a partir de la grfica de velocidad en funcin del tiempo

v(t).

Qu grficos debern aparecer en la realizacin del experimento?

Una vez que el experimento se haya realizado con ayuda de nuestra polea inteligente y la Interface 750,

registraremos los datos y el software crear grficas, las cuales sern en representacin de la posicin

en funcin del tiempo x(t) y la grfica de velocidad en funcin del tiempo v(t).

Cmo verificar que el riel de aire est horizontal?

Antes de realizar la obtencin de los datos debemos verificar que todo est en orden y calibrado. Es por

ello que al verificar que el riel de aire este horizontal debemos encender la bomba de aire para eliminar

el roce del carro con el riel. De esta manera, si el carro presenta algn tipo de movimiento sobre el riel

quiere decir que no est horizontal, por lo que debemos ajustar la base para que no exista movimiento

alguno del carro.

De qu manera se logra aplicar una fuerza constante al carro?

En el experimento, en la etapa de montaje, amarramos una cuerda al carro, y en otro extremo amarramos un slido irregular, as hacemos que la cuerda que une al carro y a nuestro slido y que pasa

a por la polea inteligente quede tensa. La fuerza que ejerce el slido irregular al estar colgando se refleja

en el movimiento de nuestro carro. De esta manera, el slido irregular ejerce la fuerza constante al

carro necesaria para que se traslade.

Qu significa que el movimiento sea rectilneo uniformemente acelerado?

Si el movimiento de un cuerpo (en este caso el carro sobre el riel de aire) es un MUA, o sea un

movimiento rectilneo uniformemente acelerado, quiere decir que nuestro cuerpo experimental se

mueve en lnea recta y tiene una aceleracin constante. Su velocidad puede variar, pero su aceleracin

ser constante.

Conclusin.-

Al final este laboratorio, debemos considerar que el experimento es solo una

muestra, ya que en la Fsica, el conocer que es el movimiento uniformemente

acelerado es la base para la aplicacin de futuras materias y soluciones que se

nos presenten. Aprendimos que el MUA se define como aquel movimiento en el

que la aceleracin que experimenta un cuerpo permanece constante (en

magnitud y direccin) en el transcurso del tiempo.

El laboratorio nos demostr de forma experimental como funciona esta teora, ya

que al considerar el riel de aire como el eje X el cual sera la direccin de

desplazamiento del carro en el riel, nos mostr como lo explicado en la ctedra

se torna como solucin para un problema en especfico.

Adems nos abri camino a la utilizacin de nuevos recursos y herramientas

necesarias para el clculo de cifras y datos requeridos al momento de buscar

respuestas y soluciones a problemas de fsica, como la utilizacin de software y

maquinas especiales, sin olvidar que cada uno de esos utensilios deben ser

utilizados correctamente, de lo contrario el resultado no ser el esperado.