Práctica 2: “Movimiento Rectilíneo Uniforme.” Objetivo Estudiar el comportamiento de un cuerpo que se mueve siguiendo una línea recta con velocidad constante.
Material
1 Riel PASCO 1 Cinta métrica 1 Cronómetro electrónico PASCO 1 Nivel de gota
Introducción El movimiento de una partícula a lo largo de una línea recta es el movimiento más simple que encontramos en la cinemática. En este movimiento colocamos normalmente el eje de las en coincidencia con la línea que describe el movimiento. Sabemos que para estudiar la cinemática de un cuerpo en general el desplazamiento es una magnitud vectorial, en el caso del movimiento rectilíneo uniforme tenemos únicamente una de las componentes del vector distintas de cero, la componente en la dirección ⃗ . En este experimento podemos considerar el desplazamiento como una magnitud escalar, pero sin olvidarnos de que este desplazamiento está en la dirección del eje . Si consideramos que en el instante una partícula se encuentra en la posición P y en el instante se mueve a la posición Q, el desplazamiento de la partícula está dado por: .
(1)
El tiempo que tarda la partícula para desplazarse de una posición a otra se calcula como: .
(2)
La velocidad media de la partícula se define como la razón de cambio del desplazamiento (que es la distancia total que la partícula recorre) entre el intervalo de tiempo (el tiempo que le toma a la partícula para llegar de una posición a otra), ̅
(3)
Dónde: , es el valor de la abscisa en la posición P y Q respectivamente. La velocidad media es una relación lineal, esto lo podemos ver claramente si reescribimos la ecuación 3 de la siguiente forma ̅( Ahora, si la partícula parte del reposo ( sistema de coordenadas en la posición P ( conocemos para la velocidad media
). ) y colocamos el origen de nuestro ) obtendremos la relación lineal que ̅ .
Si tomamos el límite cuando partícula
, podemos definir la velocidad instantánea de la
Actividades I.
En el riel de aluminio que se te proporciona coloca el carrito PASCO en el cerro de la graduación del riel y coloca una pesa de 250 gr. II. Coloca el sensor 1 para que sea el punto inicial P y el segundo sensor en el punto final Q. Realiza 5 veces esta medición, reporta tu desplazamiento y tiempo con sus respectivas incertidumbres. III. Repite la actividad 2 para 7 medidas diferentes y anota tus observaciones. IV. Elabora una tabulación con los datos obtenidos experimentalmente. Distancia del desplazamiento X1= X2= X3= X4= X5= X6= X7=
Tiempo t1= t2= t3= t4= t5= t6= t7=
V. Grafica en papel milimétrico los datos obtenidos y escribe la ecuación que describa la gráfica del movimiento, es decir la relación entre distancia y tiempo. 1. Escribe la ecuación del movimiento lineal con sus respectivas incertidumbres.
Conclusiones
Práctica 3: “Movimiento Uniformemente Acelerado.” Objetivo Analizar el movimiento de un cuerpo que se mueve bajo la acción de la fuerza de gravedad generando un movimiento uniformemente acelerado.
Material
1 Riel PASCO 1 Juego de pesas 1 Transportador 1 Cronómetro 1 Cinta métrica y rollo de hilo.
Introducción En los fenómenos que ocurren en la naturaleza donde estudiamos el movimiento de los cuerpos, es común encontrar un objeto que cambia su velocidad, ya sea en magnitud, dirección o en ambas de manera simultánea, es decir, el cuerpo tiene una aceleración. La aceleración de un móvil es la razón de cambio entre la velocidad y el tiempo o en otras palabras la rapidez con que cambia la velocidad en cierto intervalo de tiempo. En un instante t un móvil se encuentra en la posición con una velocidad en un instante de tiempo posterior el objeto se encuentra en la posición con velocidad , la aceleración media del móvil se define como: ̅
,
donde es el cambio de velocidad y es el intervalo de tiempo transcurrido, de esta forma la aceleración promedio se define como el cambio de velocidad dividido entre el tiempo. La aceleración se define como el límite cuando el intervalo de tiempo tiende a cero, ⃗
.
En el caso de un movimiento rectilíneo que inicia en el reposo, las condiciones que se imponen son ̅ ⃗, , , y tenemos entonces ⃗ Si despejamos
de la ecuación obtenemos
podemos escribir la ecuación como
. Si recordamos que
, al integrar esta ecuación obtenemos:
Actividades. I.
II.
En el riel de aluminio coloca un carrito PASCO y ata a uno de sus extremos un pedazo de hilo de tal manera que pase por la polea que está en uno de los extremos del riel, coloca en el otro extremo el peso que elijas. El peso colgante sentirá la fuerza de la gravedad y provocará un movimiento en el carrito PASCO, mide el tiempo que emplea el carrito PASCO en recorrer 6 diferentes distancias y llena la siguiente tabla. Distancia
Tiempo
Repite los pasos anteriores, pero ahora con un peso diferente al anterior Distancia
III. IV. V.
Tiempo
Grafica x Vs t para el peso de tu elección en ambos casos. Compara los resultados obtenidos con el peso 1 y el peso 2 Obtén la ecuación empírica del comportamiento de la gráfica para el peso de tu elección.
Conclusiones