LABORATORIO DE FÍSICA EXPERIENCIA N°2

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UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA

DEPARTAMENTO DE FÍSICA

LABORATORIO DE FÍSICA

EXPERIENCIA N°2

INTEGRANTES:

Richard Gutiérrez P.

Sebastián González L.

Daniela García R.

CURSO:

Laboratorio de Física.

PROFESOR:

Waldo Ahumada.

Antofagasta, Noviembre 14 del año 2016.

Índice

OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA        3

EQUIPOS E INSTRUMENTOS NECESARIOS        3

Método científico        6

Procedimiento        7

PARTE I: Montaje del experimento.        7

PARTE II: Realización del experimento.        7

PARTE III: Análisis y procesamiento de datos.        8

Preguntas        10

Conclusión        13

Bibliografía        14

OBJETIVOS DE LA EXPERIENCIA

• Fijar los conceptos y relaciones involucrados en la descripción de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
• Utilizar los implementos de laboratorio con la precisión exacta en la ejecución de estos y del tiempo empleado para cada uno.
• Conocer los softwares presentes a nivel virtual con la conexión de elementos del mundo real para proyectar en el mundo binario las mediciones que se llevan a cabo.

EQUIPOS E INSTRUMENTOS NECESARIOS

• ScienceWorkshopTMInterfase.

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El uso general de los sensores requerirá en primer lugar de conectar un sensor en cualquiera de las entradas digitales o analógicas en la parte frontal de la caja de éste. Coincidir con el enchufe del sensor para el tipo de enchufe en el Taller de Ciencias y luego elegir el enchufe y del dispositivo adecuado con el software.  El software está configurado de modo que usted puede hacer clic y arrastrar un icono que se parece al objeto real que está utilizando.

• Sensor Smart Pulley.

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Este sensor Polea Inteligente comprende una polea y el sensor de la puerta Foto. Este sensor Polea Inteligente se utiliza para medir la velocidad de una cadena suspendida sobre la polea. Esto se realiza mediante la medición de la velocidad tangencial de la polea. Esta Polea Inteligente es capaz de medir la totalidad de la gama de 0 a 99 m / s.

El sensor inteligente de polea se utiliza principalmente en experimentos de mecánica física, para medir la velocidad y la aceleración de los objetos en movimiento y para aprender las leyes de la dinámica de Newton.

• Riel de aire, carro y accesorios.

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Destinado al estudio de los principales fundamentos de la mecánica y sus leyes: velocidad, movimiento rectilíneo uniforme, masa y aceleración, movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, aceleración positiva y aceleración negativa, inercia, conservación de la energía, impulsión, cantidad de movimiento, conservación de la cantidad de movimiento lineal, colisiones elásticas e inelásticas, caída de cuerpos, discusiones energéticas, etc.

Método científico

Un movimiento rectilíneo con aceleración constante se denomina movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MUA). De acuerdo a la segunda ley de Newton, un movimiento de este tipo se obtiene aplicando una fuerza constante a una partícula que inicialmente está en reposo. Para lograr esto, el experimento se realiza con un carro que es tirado sobre el riel de aire mediante una cuerda de la cual cuelga una pesa. Se registra y analiza el movimiento. El registro de distancias y tiempos se obtiene haciendo que la cuerda pase por una polea provista de un sensor,  la que conocemos como Smart Polley (Polea Inteligente). Esta polea al girar produce los registros de los intervalos de tiempo empleado por el carro en cada uno de sus pequeños desplazamientos de 0,015 [m].

Al considerar un eje X en la dirección de los desplazamientos del carro, se tiene que la posición, la velocidad, y la fuerza  neta sobre el carro, pueden ser descritas por su única componente a lo largo de dicho eje. Por ello las ecuaciones que describen este movimiento, se expresan como sigue:

1. x = xo + vo(t – to) + ½ a(t – to)2(Posición en función del tiempo)

1. v = vo + a(t – to) (Velocidad en función del tiempo)

1. v2 = vo2 + 2a(x - xo) (Velocidad en función de la posición)

El programa computacional Data Studio, configurado para el uso de la Smart Polley (Polea inteligente), permite la adquisición de datos y su procesamiento para obtener la posición y la velocidad del carro en función del tiempo. A partir de estos datos, el software da la posibilidad de representar gráficos correspondientes. Del gráfico velocidad en función del tiempo puede calcularse la aceleración.

Procedimiento

PARTE I: Montaje del experimento.

• Verificar que la polea esté conectada a la entrada digital 1 de la interface 750.
• Verificar que el riel de aire esté horizontal. Para ello, al poner el carro en reposo sobre el riel, éste debería permanecer sin moverse al accionar la bomba de aire. Si esto no ocurre, calibre la inclinación  del riel hasta lograrlo.
• Colocar una cuerda liviana con un extremo amarrado al carro y que pase por la polea ubicada en uno de los extremos del riel de aire. En el otro extremo de la cuerda debe colgarse una pesa. Así, cuando se accione la bomba de aire el carro deslizará a lo largo del riel y la cuerda que lo tira hará girar la polea, generándose los registros requeridos.

PARTE II: Realización del experimento.

• Prender la interface 750 y después prender el computador. Esto es necesario para que el computador reconozca la interface.
• Entrar al archivo MUA del Data Studio Activity, que está en el escritorio. En él aparecerá la guía, que ya está configurada para trabajar con el programa Data Studio.
• A manera de ensayo, sin realizar mediciones, dejar deslizar el carro sobre el riel de aire. El movimiento en estudio será el que realiza el carro mientras es tirado por la cuerda. Para ello debe registrarse el movimiento sólo hasta antes que el carro llegue al extremo del riel  y choque  con éste ó hasta antes que la pesa llegue al suelo. Lo primero que ocurre de ambas situaciones.
• Una vez seguro de que lo realizaremos. Se debe hacer un clic en “inicio” para activar la toma de tiempo y luego dejar deslizar el carro deteniendo la toma de tiempo oportunamente, haciendo clic en “detener”, que aparece  en el mismo lugar de inicio. Al terminar el registro, automáticamente deben aparecer: la gráfica x(t) (posición en función del tiempo) y la gráfica de v(t) (velocidad en función del tiempo).

PARTE III: Análisis y procesamiento de datos.

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• Ir a la gráfica v(t) y elegir en ella el segundo punto de su registro. Tomar nota del instante y la velocidad correspondiente, designándolos por to y vo.

R:   to = 0,3386  y vo= 0,40

• De la misma gráfica v(t) obtener el valor de la aceleración, dado por la pendiente de la recta de ajuste lineal.

R: a=2,0087 m/s*2

• En el gráfico x(t) encuentra el valor de x correspondiente al mismo instante que ya se designó por to.

R: xo = 0,081 m

• Reemplazar los valores xo, vo, to y a, en las tres ecuaciones dadas más arriba en teoría.

Ecuaciones: x = 0,081+ 0,40(t - 0) + ½ 2,0087 (t – 0)2

                v = 0,40+ 2,0087 (t – 0)

         v2 = (0,40)2+ 2X2,0087 (x - 0)

• Con la ecuación v(t) obtenida en el punto 4, calcular el valor de v para el instante correspondiente al octavo punto en el gráfico v(t). Aplicar los criterios de cifras significativas. Comprobar que el resultado de v obtenido en el cálculo coincida con el valor de v del octavo punto que le entrega el gráfico v(t).

T(8) =    0,5016 s

V(8)= 0,72 (m/s)

X(8)= 0,142 (m)

Preguntas

• ¿Cuál es el propósito u objetivo de este experimento?

El propósito de este experimento es conocer el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MUA) a partir de partículas que están en estado de reposo, a los cuales se les aplica una fuerza constante, en los cuales se registran tiempos determinados, posiciones definidas, entre otros.

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