Fisik Lab Mru
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LABORATORIO
Nº 4
MOVIMIENTO RECTILINEO
UNIFORME
(MRU)
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Practica de laboratorio Nº4
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME (MRU)
Universidad Nacional Federico Villarreal – FCCNM
I. OBJETIVOS
1. Establecer las características y regularidades cinemáticas: x = x(t) y
V = V(t), en el movimiento rectilíneo uniforme de de una brújula de
aire en un tubo con agua., mediante la realización y demostración
de experiencias reales y simuladas que se ilustren con el uso deesquemas y gráficas, para ejercitarse en el manejo del análisis
cinemática del movimiento uniforme.
2. Establecer las características y regularidades cinemáticas del
movimiento rectilíneo uniforme, mediante la interpretación física
de su formulación matemática y del análisis gráfico respectivo,
para ejercitarse en el manejo del análisis cinemática de dicho
movimiento y aplicarlo a situaciones de la vida real.
3. Analizar situaciones físicas cualitativas y cuantitativas, través de
ejemplificaciones, resolución de problemas y la realización de
actividades prácticas y de laboratorio, que ilustren y confirmen la
aplicación efectiva de los conceptos y formulaciones del
movimiento uniforme, que permitan adquirir un dominio en el uso
de expresiones matemáticas, realización de cálculos e
interpretación física de los resultados.
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II. INTRODUCCIÓN
Dentro de la física existen 2 ramas que estudian el
movimiento de los cuerpos la cinemática y la dinámica lineal.
La cinemática es una parte de la física que se encarga de
estudiar el movimiento de los cuerpos sin considerar lo que
genera el movimiento. El movimiento es un cambio de
posición que experimenta un cuerpo en un tiempo
determinado sin embargo en el MRU la velocidad permanece
constante, es decir no sufre una variación en el tiempo, y el
espacio recorrido en un intervalo de tiempo es constante. Esta
práctica se desarrollo con una burbuja dentro de un tubo conagua, donde se pudo ver claramente el movimiento de esta
burbuja y determinar las características de su movimiento.
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III. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1 La Velocidad media ( V )
La velocidad media (v) de un movimiento se define como el
cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado
para recorrerlo. Si un móvil mantiene constante suvelocidad, en un tiempo determinado, entonces se dice
que es uniforme en dicho intervalo, y si su trayectoria es
recta tendrá un movimiento rectilíneo uniforme (MRU).
3.2 La Pendiente de una Gráfica (m)
La pendiente (m) de una grafica en un intervalo dado, se
determina dividiendo un incremento vertical V entre su
correspondiente incremento horizontal H.
En una grafica d-t, su pendiente nos va a dar el valor de la
velocidad media en el intervalo elegido.
Fig 1. En la figura 1 apreciamos el cálculo dela pendiente (m) en la grafica.
X = 400 m
=
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3.3 Sobre el tratamiento de los datos:
a) Ahora medido el tiempo que demora una burbuja en ir
desde el punto cero hasta 20cm cinco veces; luego
desde el punto cero hasta 40cm, también cinco veces, y
así sucesivamente.
Los datos se registran en las siguientes tablas:
TABLA 1
Distancia (cm) T1 (s) T2 (s) T3 (s) T4 (s) T5 (s) T6 (s)
0.0-20.0 5.6 5.4 5.5 5.4 5.6 5.5
0.0-40.0 11.0 11.3 11.6 10.9 11.2 11.2
0.0-60.0 16.4 16.7 16.6 16.5 16.8 16.6
0.0-80.0 22.2 21.8 21.7 21.9 22.2 21.9
0.0-100.0 27.5 27.7 27.3 27.4 27.6 27.5
0.0-120.0 32.9 33.2 33.1 32.8 32.9 33.0
TABLA 2
D (cm) T (s)0.0 0.0
20.0 5.5
40.0 11.2
60.0 16.5
80.0 21.9
100.0 27.5
120.0 33.0
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b) Ahora, determinamos la velocidad media para cada
tramo de 20.0 cm, y el tiempo medio total
correspondiente. Todo esto lo resumimos en la tabla 3,
teniendo en cuenta lo siguiente:
i. El intervalo para cada tramo se determina
restando al tiempo final el tiempo anterior
(inicial): t=t-t
ii. La velocidad media de cada tramo se calcula
así:
iii. El tiempo intermedio para el tramo sedetermina dividiendo el intervalo entre:
t=t/2
iv. El tiempo medio total para cada tramo (tm),
respecto del punto cero, se determina
sumando al tiempo inicial del tramo su
correspondiente tiempo medio:
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TABLA 3
Tramos
d (cm)Intervalos t=t-
t0
VelocidadMedia
v=d/t (cm/s)
Tiempo mediototal
tm=t0+t/2 (s)
0.0-20.0 (5.5-0) = 5.5 20.0 = 3.6
5.5
0.0+5.5=2.8
2
20.0-40.0 (11.2-5.5) = 5.7 20.0 = 3.5
5.7
5.5+5.7= 8.4
240.0-60.0 (16.5 –11.2) = 5.4 20.0 = 3.7
5.4
13.9
60.0-80.0 (21.9-16.5) = 5.3 20.0 = 3.8
5.3
19.2
80.0-100.0 (27.5-21.9) = 5.6 20.0 = 3.6
5.3
24.7
100.0-120.0 (33 – 27.5) = 5.5 20.0 = 3.6
5.5
30.2
c) De acuerdo a las tablas 2 y 3, podemos levantar las
graficas d-t y v-t.
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3.4 Ejemplificación practica de casos de movimiento
rectilíneo uniforme:
Hace un tiempo el sabio peruano, físico José Castro
Mendivil dijo: ``…lo más difícil de conseguir y manipular es
el agua pura (H2O) pues al entrar en contacto con el aire ya
no será pura…´´; de igual manera expreso: ``…en la tierra es
casi imposible tener el movimiento rectilíneo uniforme
(MRU), pues siempre habrá rozamiento con algo y la
dirección será variada por las fuerzas gravitatorias, pero sí
podemos aproximarnos a él, en un espacio reducido…´´.
Este insigne maestro construyó dispositivos que echaban
aire comprimido de tal manera que los cuerpos, planos que
lo recibían, podían moverse con un ligero impulso y así
tener el MRU, en un tramo reducido. Esto, hecho hace másde 30 años, se observan en una casa de juegos donde se
impulsan objetos planos.
El tren bala, de Japón, también es otro ejemplo practica de
MRU en los tramos planos.
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IV. MATERIALES
o Calculadora Científica
o Cronometro (del celular)
o Regla de 120cm
o Soporte del tubo de Nicole
o Tubo de Nicole
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V. PROCEDIMIENTO
1. Inclina el tubo de agua, y observa el movimiento e la burbuja.
a. Según la trayectoria, ¿Qué tipo de movimiento tiene la
burbuja?
- Según su trayectoria la burbuja presenta movimiento
rectilíneo.
b. Para una inclinación dada (fija), ¿varia la rapidez de la
burbuja?
- Sí, si el ángulo de inclinación entre la horizontal y la
barra es aumentada, la velocidad aumenta; hasta llegar a
90 donde posee su velocidad máxima.
2. Manteniendo constante una inclinación, mide el tiempo que
demora la burbuja en recorrer las distancias (0; 20), (0; 40),
(0; 50), etc.
Mide el tiempo 3 veces para cada caso y determina los
promedios.
Completa las siguientes tablas:
TABLA 1
Distancia (cm) t1 (s) t2 (s) t3 (s) t (s)
0.0-20.0 4.07 4.45 4.55 4.36
0.0-40.0 8.66 8.68 8.22 8.52
0.0-60.0 13.89 13.82 13.93 13.88
0.0-80.0 18.42 18.47 18.72 18.54
0.0-100.0 22.89 24.23 24.16 23.76
0.0-120.0 26.69 28.83 27.69 27.74
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TABLA 2
d (cm) t (s)
0.0 0
20.0 4.36
40.0 8.52
60.0 13.88
80.0 18.54100.0 23.76
120.0 27.74
3. Aumenta la inclinación del tubo, y manteniéndola constante,
mide el tiempo que demora la burbuja en recorrer las distancias
anteriores: (solo has un medida para cada intervalo)
4. Si siguieras aumentando la inclinación del tubo, hasta 90 por
ejemplo, ¿la burbuja tendría allí su máxima velocidad?, ¿Por
qué?
- La burbuja poseería su velocidad máxima en un ángulo de 90
porque 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.
T (s) 0 3.47 6.97 10.78 14.35 17.85 20.79
D (cm) 0 20 40 60 80 100 120
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VI. SITUACIONES PROBLEMÁTICAS
1. A partir de la tabla 2 levante una grafica d-t en el cuadriculado
adjunto. Luego determina la velocidad media del movimiento
utilizando el concepto de pendiente:
2. Con los datos de la tabla 2, determina las velocidades medias
para cada intervalo, y levanta una grafica V vs tm. (t:tiempo
medio total)
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TABLA 3
Tramos (cm) Intervalos(t) V (cm/s)
Tiempo
medio total
(s)
0.0-20.0 4.37 4.58 2.19
20.0-40.0 4.21 4.75 6.48
40.0-60.0 5.2 3.85 11.18
60.0-80.0 4.66 4.29 16.2180.0-100.0 5.22 3.83 21.15
100.0-120.0 3.98 5.03 25.75
3. Según la grafica v-tm ¿Qué tipo de movimiento ha tenido la
burbuja?
-Según la grafica su velocidad varía en el tiempo, pero no de
forma brusca sino ligeramente.
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4. ¿Cómo comprobarías que los movimientos que tubo la burbuja,
en cada caso, son diferentes en cuanto al valor de su velocidad?
-Simplemente son ligeramente diferentes, porque toma tiempos
diferentes en desplazarse una distancia que es igual en cada
intervalo.
5. Investiga, bibliográficamente, ejemplos de fenómenos que
tengan este tipo de movimiento.
-Como ejemplos de este tipo de movimiento podemos
mencionar a la luz o al sonido.
6. El siguiente grafico muestra la huella dejada por un móvil.
Analizada e indica si tuvo o no, en alguno de sus tramos, MRU.
(Fundamenta tu respuesta)
Del punto A la B no tuvo una velocidad constante, porque
aumento su velocidad, ya que en la primera parte de este tramo
su velocidad es de 20cm/s y en la última parte es de 24cm/s;desde el punto B al C si posee velocidad constante y su velocidad
es 20cm/s; y en el último tramo, tampoco posee velocidad
constante, en la primera parte es de 30cm/s y en la última es de
20cm/s, aquí hubo una desaceleración.
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OBTENCIÓN DE LOS DATOS PARA LA
TABLA Nº1 Y Nº 2
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OBTENCIÓN DE LOS DATOS PARA LATABLA Nº 3
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VII. CONCLUSIONES
- Cuando un móvil se traslada en forma recta se dice
que realiza un movimiento rectilíneo, pero siademás se mueve con velocidad constante
entonces realizaría un movimiento rectilíneo
uniforme (MRU)
- El tubo de Nicole nos sirve para demostrar que la
velocidad en el MRU, permanece constante y
mientras más se el ángulo de elevación mayor será
la velocidad con la que se desplace.
- En la vida real es difícil encontrar un ejemplo de
movimiento rectilíneo uniforme, debido a diversos
factores como la fricción, la fuerza de gravedad, la
fuerza del aire, etc. Por ello se han creado
pequeños modelos como el tubo de Nicole y el
trabajo del insigne físico José castro Mendivil que
nos demuestran las características principales de
este movimiento.
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VIII. BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%AD
neo_uniforme (REVISADO EL DIA 14 – 07 – 2009)
http://www.fisicapractica.com/velocidad-mru.php
(REVISADO EL DIA 15 – 07 – 2009)
http://raulcaroy.iespana.es/FISICA/10%20cinematica%2
0mru.pdf (REVISADO EL DIA 15 – 07- 2009
http://guillermoga.galeon.com/cvitae13780.html
(REVISADO EL DIA 15 – 07 – 2009)