INF03_Cinematica

LABORATORIO FÍSICA II

Práctica de Laboratorio Nº 3

“Cinemática”

INFORMEIntegrantes:

VILCHEZ FABIÁN, Wilmer

YAURI CHOCCE, Nelson

Grupo: C4 - 02 - B

Profesor:SOCA FLORES, Carlos

Fecha de realización: 3 de abril

Fecha de entrega: 10 de abril

2012 – 1

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INTRODUCCIÓN

El siguiente informe detalla la experiencia en el laboratorio Nº 3 que se efectuó para experimentar sobre el comportamiento de un móvil en un plano jalado por una fuerza (tensión de la cuerda) producida por una masa la cual estaba suspendida obteniendo de esta manera valores experimentales de la aceleración y velocidad final los cuales fueron comparados con los valores teóricos obteniendo el margen de error respectivo.

Para el estudio del movimiento de un objeto en este caso el de un carro Pascar de 0.252 kg de masa, requiere un registro de cómo varia la posición, aceleración y velocidad con respecto al tiempo, lo que se pudo lograr gracias a la ayuda del Software Data Studio mediante gráficas. Este laboratorio fue concluido con totalmente y sin ningún inconveniente obteniéndose valores muy aproximados a los valores teóricos en algunas experiencias.

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Cinemática

1) Objetivos:

Establecer cuáles son las características del movimiento rectilíneo con aceleración constante.

Determinar experimentalmente las relaciones matemáticas que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.

Calcular la aceleración de la gravedad usando los sensores y verificar que la caída de un cuerpo no depende de su masa.

2) Fundamento Teórico:

2.1) Cinemática

Es una parte de la mecánica que se encarga de estudiar única y exclusivamente el movimiento de los cuerpos sin considerar las causas que lo originan. Cabe mencionar que la palabra “cinema” significa movimiento.

2.2) Movimiento rectilíneo uniforme (M.R.U)

Un cuerpo posee movimiento rectilíneo uniforme cuando cumple las siguientes condiciones: La trayectoria recorrida es una línea recta. Y La velocidad V es constante.

2.3) Cinemática

Es una parte de la mecánica que se encarga de estudiar única y exclusivamente el movimiento de los cuerpos sin considerar las causas

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que lo originan. Cabe mencionar que la palabra “cinema” significa movimiento.

2.4) Movimiento

Es aquel fenómeno físico que consiste en el cambio de posición que realiza un cuerpo (móvil) en cada instante con respecto a un sistema de referencia, el cual se considera fijo.

2.5) Velocidad

Se define como la razón de desplazamiento al tiempo transcurrido o una magnitud vectorial cuyo modulo indica cual es la distancia recorrida por un móvil en cada unidad de tiempo.

2.6) Movimiento rectilíneo uniforme variado (M.R.U.V)

Este movimiento se caracteriza porque le móvil recorre una línea recta de tal modo que su velocidad aumenta o disminuye en cantidades iguales durante intervalos también de tiempos iguales.

2.7) Aceleración

La aceleración de un cuerpo es constante si su módulo y su dirección permanece iguales en todo momento, para el caso del M.R.U.V la aceleración permanece constante.

2.8) Caída libre

Es el movimiento vertical que realiza los cuerpos en el vacío ¿Por qué en le vació? Porque si un cuerpo es soltado en un medio, como por ejemplo el aire, este se opone al libre movimiento del cuerpo y por consiguiente, el movimiento no sería una caída libre.

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3) Materiales y Equipos de Trabajo:

Computadora personal

con Data Studio

instalado

Móvil Pascar

Fotopuerta

Varillas para

soporte universal

Sensor de movimiento rotacional

Polea

Pesas con portapesas

Cuerda

ReglaRegla

obturadora

4) Proceso Experimental:

4.1) Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado MRUV.

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Luego de haber instalado el sensor de movimiento rotacional ingresamos al data studio para realizar las configuraciones para esta experiencia las cuales se encuentran detalladas en la guía de laboratorio.

Procedimos con el armando del montaje tratando de que la cuerda que sujeta al carro este en paralelo a la mesa para que la fuerza que lo jale sea una horizontal.

Empezamos con las medicines colocando el carrito a 1 m de la polea y las repetimos cinco veces para que error sea menor, repetimos este proceso intercambiando las masas de las pesas como se muestra en los siguiente cuadros.

Con la masa de 15 g

Número de medición 1 2 3 4 5Prom. Total

Velocidad final (m/s)1.81

61.86

61.87

81.82

11.83

91.844

Aceleraciónpromedio (m/s2)

1.705

1.646

1.674

1.692

1.685

1.681

Análisis ---- ---- ---- ---- ---- ----


91.98

91.98

91.98

91.98

91.989

Aceleración (m/s2)1.98

41.98

41.98

41.98

41.98

41.984

Tabla 3.1.1

Con la masa de 30 g



91.95

91.94

11.95

91.98

21.964

Aceleraciónpromedio (m/s2)

2.049

2.026

1.931

1.941

1.945

1.978

Análisis ---- ---- ---- ---- ---- ----


32.17

32.17

32.17

32.17

32.173


12.17

32.17

32.17

32.17

32.173

Tabla 3.1.2

Con la masa de 30 g


Velocidad final (m/s) 2.13 2.19 2.14 2.21 2.16 2.171

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9 2 5 2 6Aceleraciónpromedio

(m/s2)2.53

82.57

82.46

72.54

92.49

32.525

Análisis ---- ---- ---- ---- ---- ----


12.44

12.44

12.44

12.44

12.441


82.97

82.97

82.97

82.97

82.978

Tabla 3.1.3

4.2) Caída Libre.

En el programa data studio una vez reconocido el sensor fotopuerta se cambió la configuración de este indicando el ancho de banda de la lámina obturadora.

Luego se armó el montaje indicado para esta experiencia y colocando la lámina en forma perpendicular a la fotopuerta se suelta de esta manera el Led del sensor registrara la velocidad y aceleración por la cantidad de bandas negras que pasan, los datos registrados en esta experiencia y en la experiencia donde se adhiere una pesa a la lámina se muestran en las siguientes tablas respectivamente.

Masa de la Lámina: 0.0434 Kg

Número de medición

1 2 3 4 5 Promedio

Velocidad final (m/s)

2.23 2.17 2.23 2.27 2.01 2.182

Aceleración (m/s2) 9.7 9.9 9.9 9.9 9.6 9.79Longitud recorrida

(m)0.25 0.25 0.25 0.20 0.25 0.24

Tiempo (s) 0.161 0.173 0.159 0.108 0.135 0.147Masa Total (kg) 0.0434

AnálisisValor

teóricoValor Experimental Error

Aceleración (m/s2) 9.78 9.79 0.1%Tabla.3.2.1

Número de medición

1 2 3 4 5 Promedio

Velocidad final 2.25 2.31 2.52 2.32 2.50 2.38

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(m/s)Aceleración (m/s2) 9.9 9.7 9.8 9.7 9.7 9.8Longitud recorrida

(m)0.05 0.25 0.30 0.30 0.15 0.21

Tiempo (s) 0.022 0.186 0.185 0.182 0.181 0.151Masa Total (kg) 0.0934

AnálisisValor

teóricoValor Experimental Error

Aceleración (m/s2) 9.78 9.8 0.2%Tabla.3.2.1

5) Cuestionario:

1. En cada caso ¿Cuál es la diferencia entre el valor teórico y el valor experimental de la aceleración? ¿A qué se debe dicha diferencia?

La diferencia es un porcentaje mínimo de error del 3℅ aproximadamente esto se debe hay fuerzas que interviene en el experimento (fricción de la mesa, fricción del aire).

2. Usando los datos del montaje y la aceleración experimental encontrada, exprese su ecuación de posición y su primera derivada.

VF=√2ad

3. Describa las características del montaje que permite justificar su clasificación como movimiento rectilíneo con aceleración constante.

Porque es un movimiento rectilíneo, tiene velocidad cambiante, y por consiguiente se dice que tiene una aceleración.

4. ¿En qué medida la fuerza de fricción con la mesa afecta al modelo experimental? Justifique.

En que la aceleración no sería constante ya que hay una pequeña fricción.

5. Según lo obtenido en la Tabla 4 y Tabla 5 represente las ecuaciones de posición y velocidad de cada experiencia.

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VF=√2ad D=vf2/2ª

6. Explique según los datos obtenidos en el experimento ¿Cuál es la evidencia que verifica que la caída de los cuerpos no depende de su masa?

Por la gravedad del aire que siempre será 9.8m/s2, también porque la gravedad es la aceleración en caída libre por esta razón los cuerpos caen.

7. Despreciando las dimensiones de la regla en el experimento, pronostique su posición y velocidad en los instantes 5 y 6 segundos de su caída.

D= 1m V= 9.72m/s

8. Para el experimento ¿son despreciables los efectos de la fuerza de fricción con el aire? Fundamente.

No ya que hay fricción por parte de la mesa, ya que la mesa no es totalmente lisa, y del aire siempre hará fricción con un objeto.

9. ¿Qué causas puede atribuir al porcentaje de error?

En primer lugar puede ser la fricción de la mesa, la distancia del carrito qué se debe medir con exactitud, también la fricción del aire.

6) Observaciones:

La grafica de la posición vs el tiempo era un arco de parábola, mientras que la de la velocidad vs el tiempo era una línea recta en diagonal, y la de la aceleración vs el tiempo es una recta horizontal.

La distancia del móvil (carro) era de 1 metro para todos los experimentos realizados.

Se consideró la masa de la porta pesas más las masas de las pesas para los experimentos del laboratorio.

Se consideró la aceleración de la gravedad 9.80m/s2 para calcular los datos teóricos.

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La lamina obturadora tenía que caer de forma vertical para que los datos experimentales salgan bien hechas.

7) Conclusiones:

Se verifico cuáles son las características del movimiento rectilíneo uniforme con aceleración constante.

Se determinó que los datos teóricos y los datos experimentales que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función al tiempo para esto se aplicaron fórmulas el error que se produjo en el MRUV comparando la aceleración fue de 7.05%, 6.22% y 1.55% respectivamente para las mediciones con masas de 15g, 30g y 60g.

La aceleración de un cuerpo no depende de la masa en caída libre debido que la aceleración es la gravedad (g=9.8 m/s2). Y el error producido de 0.1% y de 0.2% esto se debe a que puede existir un error en el sensor ya que no todo experimento se libra de estos márgenes.

8) Bibliografía:

Guía de laboratorio de Física II. "Física Universitaria ", Sears - Zemansky, Young - Freedman,

Volumen 1, novena edición. Fundamentos de física Raymod A.Serway-Jerry S.FaughnEditorial

Thomson

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