Cinematica

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Introducción

El siguiente informe trata sobre el experimento realizado en el laboratorio de física de la Universidad Católica del Maule, el día Marte 5 de Septiembre de 2000 a las 15:00 horas. Este experimento trata sobre el estudio de la cinemática, ciencia que estudia los movimientos, de la cual se realizo el estudio de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, mediante el experimento que posteriormente se mencionara con más detalle.

Para el estudio del movimiento de un objeto en este caso el de un carro metálico de masa desconocida se requiere un registro de cómo varia la posición con respecto al tiempo, lo que se pudo lograr gracias a la ayuda del Timer, un instrumento que funciona con corriente alterna, este instrumento realiza un registro el cual consiste en una serie de puntos los cuales marcan una unidad de tiempo llamada tic, tiempo entre dos puntos consecutivos, a cada tic en el experimento lo haremos igual a 0,02 sin incerteza. Con esto nos disponemos ahora a realizar nuestro experimento.

Objetivos:

•Medir velocidad y/o aceleración de un cuerpo en movimiento, usando un timer.

•Gráfica posición, velocidad y aceleración en función del tiempo.

•Estimar, propagar y expresar incertezas asociadas a mediciones.

Cinemática

La cinemática es el estudio del movimiento. La Cinemática trata de la posición, la velocidad y la aceleración. No se especifica la naturaleza de la partícula u objeto cuyo movimiento se está estudiando.

Velocidad media

Supongamos que un móvil hace un viaje de 60 km., se mueve con una velocidad de 20 kph durante los primeros 30 km. y con una velocidad de 60 kph durante los últimos 30 km. Bueno si T1 es el tiempo necesario para hacer la primera parte del viaje (a una velocidad V1) y T2 es el tiempo necesario para efectuar la segunda parte (a una velocidad V2) entonces la velocidad media con respecto al tiempo es

Vemos que la velocidad media que se efectúo en el viaje es de 30 kph, y no de 40 kph como se podría pensar.

Velocidad instantánea

La velocidad de una partícula u objeto en cierto instante, o en cierto punto de se trayectoria, se denomina velocidad instantánea.

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado

Este es uno de los más sencillos movimiento que experimentan aceleración cuya característica principal es la de que su aceleración siempre es la misma, esto significa que la partícula u objeto a medida que transcurre el tiempo su velocidad se va incrementando o disminuyendo siempre en la misma cantidad (aceleración).

Gráficos:

Velocidad v/s tiempo Aceleración v/s tiempo Posición v/s tiempo

Tabla de Valores de ejemplo de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:

Tiempo (segundo)

Velocidad (cm/seg.)

Distancia (cm)

Aceleración(cm/seg.*seg.)

1

2

2

2

2

4

6

2

3

6

12

2

Como podemos ver en esta tabla de ejemplo a medida que va pasando el tiempo la velocidad va aumentando uniformemente. Y la aceleración es constante.

Un ejemplo de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado:

•Una pelota rueda, partiendo del reposo, sobre un plano inclinado, tardando 4 segundos en recorrer una distancia de 100 centímetros ¿Cuál es su aceleración en centímetros por segundos por segundos?

Datos:

Formula:

Desarrollo:

Materiales y Montaje

Materiales Utilizados:

•1 timer

•1 regla graduada en mm.

•scotch

•cinta de timer

•1 polea con sus accesorios para montarla

•1 pesa (500 g.)

•1 carro

•1 prensa

•1 tope de madera

Montaje

Procedimiento y Mediciones

Coma ya mencionamos para el montaje era necesario disponer de una polea, una prensa, etc., estas las instalamos de tal forma la polea quedara perpendicular al borde de la mesa y justo con el borde, de tal forma que se pudiera pasar un hilo por esta y este quedase en la mesa, para que al colgar de la parte que cuelga una pesa y al amarra el carro este fuese tirado y viajase en una línea recta, tal como se muestra en el dibujo anterior.

Una vez ya terminado el montaje nos dispusimos a realizar el experimento. Primero se encendió el timer se dejo funcionar un pequeño instante y luego se soltó el carro. Este empezó a moverse cada vez con una mayor velocidad hasta que llego al final de la mesa y este se detuvo.

Terminado esto nos preparamos para ver la cinta de timer la cual nos daría los resultados de nuestro experimento al analizarla vimos una serie de puntos realizados por el timer según por lo predispuesto por nuestro pedagogo a cada tic (tiempo entre dos puntos consecutivos) lo igualamos a 0,02 segundo sin incerteza. Como en la cinta había una gran cantidad de puntos o tic para facilitar nuestra tabulación de los resultados los agrupamos de cinco en cinco, también en el principio de la cinta observamos una monotonía de puntos, lo cual impedía saber exactamente cual era el principio por lo cual hicimos nuestros registros de unos puntos posteriores.

Una vez realizado esto nos encontramos listos para llenar nuestra tabla de valores la cual contiene el tiempo en tic y segundos; la posición, el desplazamiento, la velocidad, cambio de velocidad y aceleración.

Para obtener el desplazamiento simplemente tomamos la regla y medimos lo que se desplazo entre cada 5 tics. Luego para él calculo de la velocidad simplemente utilizamos la formula

, donde d es el desplazamiento del cual ya tenemos calculado y el tiempo de 5 tic lo que corresponde a 0.1 segundos. Para obtener el cambio de velocidad se realizo la diferencia entre las velocidades obtenidas anteriormente por ejemplo entre el tic 0 y el 5 hubo una velocidad de

y entre el tic 5 y el 10 hubo una velocidad de

, entonces se tomo la segunda velocidad y se resto esta a la primera dando así el valor del cambio de velocidad

. Para la obtención de la aceleración

...