DINAMICACardona Jiménez Mauricio, Flórez Díaz Andrés Camilo, Marín Ruiz Camilo Alberto,

Ospina Mejía Jeniffer Liseth, Politécnico Colombiano Jaime Isaza Cadavid, Medellín - Colombia

Facultad de Ciencias básicas, Humanas y SocialesSeptiembre de 2015

RESUMENEn esta práctica de laboratorio primero se inició revisando y verificando el estado de los aparatos de medición

1. INTRODUCCIÓN

Todos los cuerpos que vemos en movimiento o en reposo en la vida real están sujetos a fuerzas externas, la manera como se mueven estos se analizan utilizando las leyes del movimiento de Newton, en particular con la segunda ley, la cual establece una relación clara entre la fuerza externa, la masa y la aceleración con la que se mueve.

Cuando vemos un cuerpo en reposo podemos suponer que no hay fuerza alguna que esté obligándolo a moverse, o que todas las fuerzas que actúan sobre él se anulan, de manera que la fuerza neta es cero. Dentro de todas estas fuerzas hay una muy particular que de acuerdo al mecanismo estudiado puede ser beneficiosa o no, esta es la fuerza de fricción. Si estuviéramos diseñando un sistema de frenos

buscaríamos que esta tenga el valor más alto posible, mientras que si estuviéramos diseñando una máquina para generar movimiento nos interesa todo lo contrario, para lograr esto debemos entrar a estudiar el par de superficies que están en contacto así como su interface.

En esta práctica analizaremos diferentes casos, uno estático, donde nos concentraremos en el instante en el que se rompe la condición de equilibrio, otra donde su propio peso es el causante del movimiento y finalmente una donde un agente externo es quien induce el movimiento acelerado.

PALABRAS CLAVES

Fricción: Es una fuerza de contacto que actúa para oponerse al movimiento deslizante entre superficies. Actúa paralela a la superficie y opuesta al sentido del deslizamiento. Se denomina como

Ff. La fuerza de fricción también se le conoce como fuerza de rozamiento.

Dinámica: Estudia el movimiento teniendo en cuenta las fuerzas que lo provocan

Estática: Es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo.

Leyes de Newton: Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Etas evolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

Primera ley de Newton o ley de la inercia: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él.

Segunda ley de Newton o ley de fuerza: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

Tercera ley de Newton o principio de acción y reacción: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre

son iguales y dirigidas en sentido opuesto.

Plano inclinado: Es un montaje simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.

2. MATERIALES Y PROCEDIMIENTO

Materiales:

Riel de aluminio. Bloque con dos superficies. Sistema de adquisición. Balanza.

Procedimientos:

Actividad #1

Haga un análisis estático de la figura 1 y obtenga el coeficiente de fricción estático en función del ángulo justo en el momento en que se empiece rompa la condición de equilibrio, es decir, en el momento en que el bloque empieza a deslizar. Tenga presente el concepto de movimiento inminente, y con esto mida el coeficiente estático de fricción.

Ubique un bloque sobre un plano inclinado como se muestra a continuación. Inicialmente haga que el

ángulo θ sea pequeño de manera que el bloque no se deslice Y suba el extremo izquierdo del plano muy lentamente, ¿qué sucede? Realice por lo menos tres medidas con cada una de las superficies.

Actividad #2

Eleve el riel a un ángulo mucho mayor que el anterior. Haga un análisis ahora dinámico del sistema teniendo en cuenta que entre el bloque y el riel hay fricción, y que ahora el sistema se esta moviendo desde el reposo debido a una componente de su peso, ¿cuál es esa componente? Del análisis estático despeje el coeficiente dinámico de fricción y tomando datos de posición vs tiempo con ayuda del sensor de ultrasonido y calcule dicho coeficiente, realice por lo menos tres medidas con cada una de las superficies. ¿Este coeficiente es mayor o menor que el estático?, ¿porqué?.

Actividad #3

Haga el análisis dinámico del montaje mostrado en la figura 2 teniendo en cuenta que entre el bloque y el riel hay fricción y que ahora el bloque esta siendo halado por la masa que cuelga.

Despeje el coeficiente de fricción dinámico en función de las masas, y la aceleración del bloque.

Tome datos de posición Vs tiempo y calcule el coeficiente de fricción, realice por lo menos tres medidas con cada una de las superficies. ¿Este coeficiente calculado será dinámico o estático?, ¿esta medida arroja menos error que las anteriores?

3. DATOS Y CÁLCULOS

Actividad #1

Falta -------------------------------

4. RESULTADOS

Actividad #1

¿En dónde pondría el origen del sistema de coordenadas?

R// El origen del sistema de coordenadas se ubica en el lugar donde es lanzada la esfera por el lanzador ya que esta es la posición inicial.

¿Cómo orientamos los ejes?

R// El eje X lo ubicamos horizontalmente (sobre la mesa) para medir la distancia y el eje Y de forma vertical (por encima de la mesa) para medir la altura.

¿Qué tipo de grafica es?

R// Una parábola. ( Ver grafica # ¿????)

¿Físicamente que representa?

R// Representa el avance horizontal rectilíneo uniforme y un lanzamiento vertical hacia arriba de la esfera, que se convierte en un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado hacia abajo (MRUA) por la acción de la gravedad.

¿Cómo podríamos hallar el ángulo inicial de Vo?

R//

Si se quisiera impactar un objetivo que está a 30 centímetros por encima del lanzador, y alejado 50 centímetros de la base utilizando la velocidad medida.

¿Con que ángulos se debe lanzar?

R// Se debe lanzar con un ángulo de 45 ̊.

Actividad #2

¿Qué observa?

R// Al ubicar el lanzador en forma horizontal observamos una trayectoria semiparabólica donde recorre una altura “Y” y una distancia “X”, la bolita siempre pega en el mismo lugar.

¿En dónde pondría el origen del sistema de coordenadas?

R// El origen del sistema de coordenadas se ubica en el lugar donde es lanzada la esfera por el lanzador ya que esta es la posición inicial.

¿Cómo pondríamos los ejes?

R// El eje X lo ubicamos horizontalmente (sobre la mesa) para medir la distancia y el eje Y de forma vertical (por debajo de la mesa) para medir la caída de la esfera.

¿Cuál sería la ecuación Y vs X?

R// La Ecuación Y vs X es:

Y= Vo.senθ.t-gt2/2

X=Vo.cosθ.t

Eliminando t se obtiene la ecuación de la trayectoria (Ecuación de una parábola)

Y= x tanθ – gx2 / 2(Vo.cosθ)2

¿Qué sería práctico medir para usar el modelo matemático anterior?

R// Lo más práctico para realizar y obtener un movimiento de tiro parabólico es tomar distancias horizontales o desplazamiento horizontal. Se toma solo una distancia ya que como estamos trabajando con el eje de referencia al mismo nivel de la posición de lanzamiento de la esfera, con esta distancia horizontal podemos obtener el punto máximo del tiro parabólico que nos muestra donde la velocidad se anula.

¿Cuántas veces y por qué

tomaría la distancia horizontal?

R// Las veces que cambie la posición inicial.

5. CONCLUSIONES

Con la práctica logramos experimentar que un movimiento parabólico es la resultante de la composición de un movimiento rectilíneo uniforme (eje X), notamos que su velocidad no varía con respecto al tiempo y un movimiento uniformemente acelerado a lo largo del eje Y que se encuentra influenciado por la gravedad.

Observamos que la velocidad en el eje Y se anula en el punto conocido como altura máxima, el desplazamiento continua presentándose gracias a la

velocidad del eje X por ser constante.

Experimentamos el movimiento en dos dimensiones. Observando que en cualquier instante del movimiento parabólico la velocidad del proyectil tiene dos componentes y la posición dos coordenadas, motivo por el cual se conoce como movimiento en dos dimensiones.

Esta práctica nos permite confrontar los temas y conceptos vistos en la teoría vs realidad y por ende nos ayuda a similar mejor este proceso

6. REFERENCIAS

Matemáticas vectores, (en línea). URL: http://www.aulafacil.com/matematicas-vectores/curso/Temario.htm

Componentes de movimientos

parabólicos, (en línea). URL: http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/comp_movimientos/parabolico.htm

Movimiento parabólico, URL http://tipos-de-movimientos.blogspot.com/2009/10/movimiento-parabolico.html