Guia Cinemática

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRN

MACROPROCESO DE RECURSOS E INFRAESTRUCTURA ACADMICA

FORMATO PARA PRCTICAS DE LABORATORIO

Fecha: Abril de 2011 Cdigo: GRL-006 Versin: 4.0

INFORMACIN BSICA

NOMBRE DE LA PRCTICA: Cinemtica 1D

PRCTICA: 5

ASIGNATURA: Fsica Mecnica

TEMA DE LA PRCTICA: Anlisis del movimiento unidimensional con velocidad y aceleracin constante.

LABORATORIO A UTILIZAR: Laboratorio de Fsica C 305

CONTENIDO DE LA GUA

OBJETIVOS

Estudiar la relacin entre posicin, velocidad y aceleracin en el movimiento rectilneo.

Diferenciar las caractersticas propias de un movimiento a velocidad o aceleracin constante.

Comparar las grficas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo, para un carrito que se desplaza con velocidad o aceleracin constante.

INTRODUCCIN

Esta gua de laboratorio va dirigida a estudiantes del rea de Ingeniera. Se estudiarn los dos principales movimientos unidimensionales (movimiento rectilneo uniforme y movimiento uniformemente acelerado). Se determinarn las curvas cinemticas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo. Este tema resulta de gran importancia por ser fundamental para conceptos posteriores a nivel de dinmica.

MARCO TERICO Movimiento Unidimensional con velocidad constante Cuando un mvil posee un movimiento con velocidad constante las ecuaciones cinemticas que describen su movimiento son:

0 0x x v t , (1) 0dx

v vdt

, (2) 2

20

d xa

dt , (3)

donde 0x y 0v corresponden a la posicin y velocidad iniciales respectivamente, mientras que x y a

designan la posicin y aceleracin para un tiempo t . En este tipo de movimiento, partiendo de la condicin misma de que la aceleracin se define como el cambio de la velocidad en un intervalo de tiempo, al no cambiar la velocidad en el tiempo, es decir, que la velocidad sea constante en todo el movimiento, el valor de la aceleracin para ese caso en particular ser cero (0). Las grficas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo para este caso se observan en la figura 1.

Figura 1. Grfico de la posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo para un movimiento con

velocidad constante.

Movimiento Unidimensional con aceleracin constante

Las ecuaciones del movimiento unidimensional, con aceleracin constante ( )a , son:

2

0 0

1,

2x x v t at (4)

0

dxv v at

dt , (5)

2

2

d xa cte

dt , (6)





donde 0x y 0v corresponden a la posicin y velocidad iniciales, respectivamente; v la velocidad, que

corresponde a la primera derivada de la posicin; a la aceleracin, que corresponde a la segunda derivada de la posicin.

Fjese en que la primera derivada de la posicin en funcin de tiempo, corresponde a la pendiente de la grfica de la posicin frente al tiempo para cualquier instante. Observe el carcter lineal de la ecuacin 5. La pendiente de la grfica de la velocidad en funcin del tiempo es la aceleracin, la cual es constante durante el movimiento.

Las grficas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo para un movimiento con aceleracin constante se pueden observar en la figura 2.

Figura 2. Grfico de la posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo para un movimiento con aceleracin constante.

CONSULTA PREVIA (incluir en el pre-informe) La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un anlisis preliminar a la cinemtica unidimensional.

Ingrese a las siguientes direcciones:

http://www.youtube.com/watch?v=woiTgRwNUMY&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=IvYsf_kwyc8&feature=related

Interacte con cada video y complemntelos con lecturas de los textos gua.

Cada integrante del grupo en forma individual y autntica debe realizar un cuadro sinptico o mapa conceptual del tema tratado.

METODOLOGA A UTILIZAR

Cada grupo de trabajo (mximo de cuatro estudiantes) redactar el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de las aplicaciones, consulta del marco terico y el cuestionario de la gua; antes del ingreso a la respectiva clase.

Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la gua.

Desarrollo de la gua de aprendizaje por parte de los estudiantes.

En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizar las medidas y los clculos respectivos en cada montaje y por ltimo terminar de redactar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones del docente.

El informe ser entregado en forma grupal, a mano y en el formato correspondiente.

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A UTILIZAR

Materiales y Equipos Reactivos Materiales Estudiante

1 Sensor de movimiento

1 Riel de pruebas

1 Carrito de pruebas

1 Hilo

1 PC con interface

1 Medidor de ngulo





PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES

El estudiante deber repasar los conceptos antes mencionados, se les har entrega de los elementos, verifique el estado de los mismos en el momento en que se le entreguen.

PROCEDIMIENTO

Arme el montaje indicado en la figura 3, no olvide conectar el puerto USB que va de la interface al computador y los sensores requeridos por la prctica y siga los procedimientos indicados a continuacin:

B. A. A partir de la figura 3. (Movimiento Rectilneo Uniforme)

1. Conecte e impulse suavemente el carrito de pruebas sobre el riel, el cual debe estar completamente horizontal, para que realice un movimiento rectilneo uniforme a velocidad constante, y simultneamente accione el sensor de movimiento para que registre la posicin, velocidad y aceleracin del carrito durante el movimiento.

2. Observe las grficas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo realizando un ajuste apropiado, describa el tipo de movimiento que realiza el carrito, grafique y escriba las ecuaciones correspondientes. Complete la tabla 1, a partir de los resultados obtenidos.

B. A partir de la figura 4. (Movimiento Rectilneo Uniforme Acelerado)

1. Libere el carrito de pruebas sobre el riel inclinado a un ngulo de 5.

2. Obtenga las grficas de posicin, velocidad y aceleracin en funcin del tiempo. Ajuste apropiadamente. Describa el tipo de movimiento que realiza el carrito, grafique y escriba las ecuaciones correspondientes.

3. Complete la tabla 2, a partir de los resultados obtenidos.

Todos los valores obtenidos, deben ser consignados en las tablas que aparecen en el formato del informe de laboratorio.

BIBLIOGRAFA RECOMENDADA

FEYMAN, Richard. Fsica v1. Editorial Addison Weslley. Mxico, 1998. SEARS, Francis y ZEMANSKY, Mark. Fsica Universitaria. v1. Pearson Educacin, 2009. SERWAY, Raymond. Fsica. v1. Editorial Mc Graw Hill, Mxico, 2005.

ELABOR REVIS APROB

Firma Nombre : Profesores de Laboratorio de Fsica Fecha: Julio de 2013

Firma Nombre : Profesores de Laboratorio de Fsica Fecha: Julio de 2013

Firma Nombre : Gerencia de Laboratorios. Departamento de Ciencias Bsicas. Fecha: Julio de 2013

Figura 3. Fotografa del montaje de la prctica.

Figura 4. Fotografa del montaje de la prctica.





INFORME DE LABORATORIO

ESTUDIANTES:

GRUPO:

NOTA:

CARRERA:

Formule tres objetivos que desee cumplir con la Prctica de Laboratorio

Elabore un Mapa conceptual del tema a tratar en la Prctica de Laboratorio. (Actividad Previa)

RESULTADOS

Tabla 1. Clculos y resultados experimentales.

Angulo ( )ox m ( )ov m s 2( )a m s (m/s2) Ecuaciones

( )x t ( )v t ( )a t

0

Tabla 2. Clculos y resultados experimentales.

Angulo ( )ox m ( )ov m s 2( )a m s (m/s2) Ecuaciones

( )x t ( )v t ( )a t

5





Anlisis de Resultados:______________________________________________________

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CUESTIONARIO A partir del primer montaje (figura 3):

1. Cul es el valor y significado fsico de la pendiente ( )m y del intercepto con el eje y ( )b (con

sus respectivas unidades) en la grfica de posicin en funcin del tiempo? Recuerde que los datos son suministrados por Data-Studio.

2. Un vehculo A est a una distancia de 20 Km de un vehculo B. Los dos parten al mismo tiempo en un mismo sentido. Si el vehculo A viaja a 50 Km /h y el B viaja a 30 Km /h, Cuntos kilmetros debe recorrer A para alcanzar a B?

3. Segn los resultados obtenidos en los experimentos. Cules son las caractersticas fundamentales de un Movimiento Rectilneo Uniforme en trminos de velocidad y aceleracin?





A partir del segundo montaje (figura 4)

1. Cul es el valor y significado fsico del parmetro (A), (B) y (C) (con sus respectivas unidades) en la grfica de posicin en funcin del tiempo? Recuerde que los datos son suministrados por Data-Studio.

2. Cul es el valor y significado fsico de la pendiente (m) e intercepto (b) (con sus respectivas unidades) en la grfica de velocidad en funcin del tiempo? Recuerde que los datos son suministrados por Data-Studio.

3. Un vehculo A est a una distancia de 20 Km de un vehculo B. Los dos parten al mismo

tiempo en un mismo sentido. Si el vehculo A parte del reposo y viaja con aceleracin de 2 m/s

2 y el vehculo B viaja a una velocidad constante de 15 m/s, Cuntos kilmetros debe

recorrer A para alcanzar a B?

4. Segn los resultados obtenidos en los experimentos. Cules son las caractersticas fundamentales de un Movimiento Rectilneo Uniforme Acelerado en trminos de velocidad y aceleracin?





CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS:

CONCLUSIONES

APLICACIN PROFESIONAL DE LA PRCTICA REALIZADA

BIBLIOGRAFIA UTILIZADA

Guia Cinemática

Documents

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