Cinemática: Movimiento bidimencional y tiro parabolico

Cinemática: Movimiento bidimensional y tiro parabólico.

1. Introducción

En esta práctica de Laboratorio se procederá a utilizar el banco experimental de pruebas de tiro parabólico con la finalidad de estudiar la cinemática de una partícula, en este caso un carrito, por un plano inclinado como también por un plano curvado. Se calculará y medirá el tiempo, y el alcance del carrito una vez que descienda y deje totalmente el banco de pruebas. La figura 4.1 muestra la plataforma de pruebas del experimento.

[pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

2. Objetivo

Determinar el alcance de una partícula que recorre una trayectoria parabólica, mediante mediciones de tiempo y cálculos de velocidad comprobando la veracidad de los resultados.

3. Marco Teórico

El movimiento traslacional de una esfera que rueda sin resbalar sobre un plano inclinado es con aceleración constante. Algunas características de este movimiento son:

1. La gráfica de la posición en función del tiempo es una parábola. En consecuencia, la ecuación que describe la posición en función del tiempo es un polinomio de grado dos. Esto es,

[pic 6]

Donde x es la posición inicial, v la rapidez inicial y a la aceleración supuesta constante.

1. La rapidez media dada por  aumenta a medida transcurre el tiempo y su valor es el mismo que la rapidez instantánea para un tiempo que está a la mitad del respectivo intervalo de tiempo. Es decir  .[pic 7][pic 8]
2. La aceleración media tiene el mismo valor numérico independientemente del intervalo de tiempo que se use para calcularla y se obtiene de la forma siguiente:

[pic 9]

Donde  y  corresponden a la rapidez instantánea en los puntos respectivos.[pic 10][pic 11]

´Giancoli D.C., “Física para universitarios”, (Prentice Hall, 2002), Volumen I, 3era 1 Edición, Capítulo 10, sección 10-11/movimiento rotacional más traslacional.

Actividades complementarias de consulta y desarrollo.

1. Clasifique cada una de las siguientes cantidades físicas como escalares o vectoriales:

a) Área: _______________

b) Fuerza: _____________

c) Densidad: ___________

d) Peso: _______________

e) Tiempo: _____________

2. Exponga algunas diferencias entre el desplazamiento y la distancia.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Un vector está dado por . Encuentre: [pic 12]

a) Grafique el vector.

a) La magnitud de  [pic 13]

b) Su vector unitario [pic 14]

c) Los ángulos directores de [pic 15]

4. Utilice un método gráfico (paralelogramo o polígono cerrado) para determinar la magnitud y dirección del vector resultante del sistema de vectores expuesto. En caso de ser necesario, escale las magnitudes de los vectores a 0.5.

[pic 16]

Gráfica: Ítem 4

5. Analíticamente, encuentre el vector resultante para el sistema de vectores del ítem 4.

4. Montaje del Experimento y Lista de materiales

A continuación detallaremos los instrumentos y los distintos elementos que se utilizarán para el desarrollo de la práctica de laboratorio número 4. Se muestra el banco de pruebas (figura 4.4.), los dispositivos de fotoceldas (figura 4.5.) y el medidor digital de tiempo con la conexión de las dos fotoceldas (figura 4.6.), mostrando la medición del tiempo. Se utilizará un carrito de juguete para esta práctica de laboratorio.

[pic 17]

[pic 18]

           Figura 4.4. Banco de prueba[pic 19][pic 20][pic 21]

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