Cinematica Un objeto que se lanza al espacio sin fuerza de propulsión propia recibe el nombre de proyectil

Fecha de realización:  4 de septiembre de 2017        Entrega: 17 de octubre de 2017

INTRODUCCIÓN:

Un objeto que se lanza al espacio sin fuerza de propulsión propia recibe el nombre de proyectil. Si se desprecia la resistencia ejercida por el aire la única fuerza que actúa sobre el proyectil es su peso (W), que hace que su trayectoria se desvíe de la línea recta. El proyectil experimenta una aceleración constante hacia abajo por efecto de la gravedad, pero esa difiere de los movimientos estudiados previamente. En general, la dirección de la gravedad no coincide con la dirección de la velocidad inicial. El proyectil tiene una velocidad horizontal constante y su velocidad vertical cambia uniformemente por la influencia de la gravedad. (1)

El movimiento de vuelo libre de un proyectil a menudo se estudia en función de sus componentes rectangulares.

Movimiento horizontal: Como ax = 0, la aplicación de las ecuaciones de aceleración constante resulta:

V = v0 at;  vx = (v0)x

x = x0 v0t +  at2; x = x0 + (V0)x

v2 = v02 + 2a(x – x0); vx = (v0)x

La primera y la última de las ecuaciones indican que el componente horizontal de la velocidad siempre permanece constante durante el movimiento.

Movimiento vertical: Como el eje “y” positivo está dirigido hacia arriba, entonces ay = -g.

V = v0 at;  vy = (v0)y

y = y0 v0t +  gt2; y = y0 + (V0)y

v2 = v02 + 2a(y – y0); vy = (v0)y

Para una posible resolución de problemáticas que impliquen el movimiento de un proyectil pueden tener cuando mucho tres incógnitas.

Puesto que sólo pueden escribirse tres ecuaciones independientes, es decir una ecuación en la dirección horizontal y dos en la dirección vertical. Una vez obtenidas vx y vy, la velocidad constante v, la cual siempre es tangente a la trayectoria, se determina por medio de la suma vectorial de las mismas

OBJETIVO:

Verificar experimentalmente algunos aspectos relacionados con un tiro parabólico.

MATERIAL:

a) Equipo de Tiro Parabólico con accesorios.

b) Interfaz Science Workshop 750 con accesorios.

c) Computadora.

d) Flexómetro

e) Googles

DESARROLLO Y RESULTADOS:

ACTIVIDADES PARTE 1

1. Se verificó que estuvieran conectados adecuadamente los cables de la fotocompuerta, el receptor, la interfaz y la computadora.
2. Se inició la computadora. Después se configuró el programa con el que se trabajaría, del siguiente modo: Abrir el programa Data Studio → Click en canal 1 de la imagen de interfaz → Seleccionar fotogate → Click en canal 2 de la imagen  de la interfaz → Seleccionar Time of fligth accesory → Ir a ventana Experiment setup → Seleccionar setup timers → Para el canal 1 se selecciona blocked → Para canal dos se selecciona on → Aceptar
3. Para visualizar el tiempo registrado por los sensores se realizó la siguiente configuración: Arrastrar Timer hasta Table.
4. Hubo que realizarse ajustes al sistema de trabajo. Se colocó la fotocompuerta en un ángulo de 35°. El receptor se alineó con la parte inferior de la fotocompuerta. La distancia a la que se encontraba el receptor de la fotocompuerta fue modificada de modo que la pelota al ser disparada (siempre usando la misma compresión del resorte del disparador) cayera en el área de la fotocompuerta. Para comenzar con las lecturas se presionó el botón start.

1. Para obtener la rapidez inicial del proyectil, se realizaron disparos registrando la distancia a la que cayó el proyectil y el tiempo que tardó en hacer el recorrido en la siguiente tabla:  [pic 1]
2. El valor teórico y experimental, para el alcance máximo horizontal fue el siguiente:

Xmax=[pic 2]

                  [pic 3][pic 4]

1. Se obtuvo teóricamente un nuevo ángulo de disparo para obtener el mismo alcance dado por x.

                            [pic 5][pic 6]

55º[pic 7]

                                 [pic 8][pic 9]

1. El proyectil fue disparado empleando el ángulo del punto anterior.

CUESTIONARIO:

1. Determine la expresión teórica que determina la altura máxima alcanzada por el balín y con base en los datos obtenidos calcule dicho valor.

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