Lab Fisica 2 Cinematica

Objetivos Generales

• Aplicar los conceptos de Cinemática para analizar el Movimiento Rectilíneo uniforme (MRU) y Variado (MRUV).

• Analizar las características del movimiento vertical de un objeto lanzado al aire.

Objetivos Específicos

• Analizar el Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) de un carrito que se desplaza sobre un riel.

• Analizar el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV) de un carrito que se desplaza sobre un riel.

• Determinar el valor de la aceleración de la gravedad.

• Determinar la velocidad inicial y la altura máxima alcanzada por un objeto, al realizarse un lanzamiento vertical hacia arriba.

• Evaluar la habilidad del estudiante para resolver los distintos planteamientos presentados en el laboratorio relacionados con el movimiento en el plano.

Marco Teórico

Movimiento Rectilíneo Uniforme y Variado

Cinemática:

Es la parte de la física que se encarga del estudio de los movimientos de los cuerpos sin considerar las fuerzas que actúan sobre ellos, claro que esta no-consideración no es tomada en su totalidad, ya que se está tomando en cuenta la fuerza debido a la presencia de la aceleración, pero no interviene la masa del objeto, es decir, no hay inercia en los fenómenos.

Movimiento:

La descripción y estudio del movimiento de un cuerpo exige determinar su posición en el espacio en función del tiempo respecto a un cierto sistema de referencia. Dado el carácter relativo del movimiento, este no puede ser definido como un cambio físico, ya que un observador inmóvil respecto a un cuerpo no percibirá movimiento alguno, mientras que un segundo observador respecto al primero percibirá movimiento del cuerpo.

Tiempo:

El tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración o separación de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación; esto es, el período que transcurre entre el estado del sistema cuando éste presentaba un estado X y el instante en el que X registra una variación perceptible para un observador (o aparato de medida).

Distancia:

La distancia es el espacio o intervalo de lugar o de tiempo que media entre dos cosas o sucesos.

Velocidad:

Es la magnitud física que muestra y expresa la variación en cuanto a posición de un objeto y en función del tiempo, que sería lo mismo que decir que es la distancia recorrida por un objeto en la unidad de tiempo. Pero además del tiempo, para definir la velocidad de desplazamiento de un objeto, es preciso tener en cuenta también la dirección y el sentido del mencionado desplazamiento. Por lo tanto, las unidades para definir la velocidad se fundamentan tanto en parámetros de distancia (metros, centímetros, kilómetros) como en variables relacionadas con el tiempo (segundos, minutos).

Aceleración:

La aceleración mide directamente la rapidez con que cambia la velocidad. Si un vehículo se desplaza por una carretera, su velocidad varía muchas veces durante el viaje; estos cambios en la velocidad se deben porque es imposible mantener una velocidad constante durante un trayecto ya que pueden ocurrir situaciones que obliguen al conductor a aumentar la misma o a disminuirla. Por ejemplo, puede que el conductor deba frenar bruscamente en una situación de emergencia o bien puede que necesite aumentar la velocidad para adelantar a otro vehículo. En cualquiera de las dos situaciones, hay un cambio de velocidad. Esta variación de la velocidad es medida mediante la aceleración. La aceleración es un concepto que describe cambios de velocidad. Mide la variación de la velocidad en el tiempo.

Caída Libre y Movimiento Vertical

Si se deja caer una moneda y una hoja de papel al mismo tiempo y desde la misma altura, se observa que la moneda llega primero al suelo. Aparentemente, la moneda experimenta una mayor aceleración, y alcanza una velocidad final mayor que la hoja de papel, que parece flotar hacia abajo. Lo que sucede es q la resistencia del aire afecta mucho más a la hoja de papel que a la moneda. Si se arruga la hoja de papel haciéndola una pelota y se repite el experimento, los tiempos de caída son iguales. Si se permite que un cuerpo caiga en vacio de modo que la resistencia del aire no afecte su movimiento, se encuentra un hecho notable: todos los cuerpos independientemente de su tamaño, forma o composición, caen con la misma aceleración en la misma región vecina a la superficie de la Tierra. Se ha comprobando experimentalmente que, cuando un cuerpo cae bajo la acción de la gravedad a una distancia relativamente corta de unos cuatro metros, el movimiento es uniformemente acelerado. Esta aceleración es la misma para todos los cuerpos, se denota con la letra g y se conozca como aceleración de la gravedad. Estas afirmaciones son correctas siempre y cuando podamos despreciar los efectos debidos a la resistencia del aire, y por lo tanto se pueden aplicar a cuerpos compactos cuando se mueven verticalmente en distancias no mayores a distancias no mayores de unos cientos de metros. El valor de g varia de un lugar a otro de la superficie terrestre, dependiendo de la latitud y de la longitud. Disminuye según nos alejamos por debajo o por encima de la superficie terrestre, pero el cambio es muy pequeño para variaciones de hasta algunos miles de metros. Por ejemplo, en la cima de una montaña de 1000 m de altura el valor de g disminuye solo un 0,03%. Cerca de la superficie de la Tierra, su magnitud es aproximadamente de 9,8m/s2, 980cm/s2 o 32pies/s2, según el sistema de unidades con que se trabaje.

Cuando se estudia el movimiento vertical, se puede tomar cualquiera de los sentidos, hacia arriba o abajo, como positivo, según el sistema de referencia que se tome. Suponiendo el eje vertical como Y, si el sentido hacia arriba se toma como positivo, a = -gj; si el sentido es hacia abajo, se toma como positivo, a = gj; esto debido que la aceleración gravitacional es una magnitud vectorial cuya dirección está dirigida hacia el centro de la Tierra.

Si bien se habla de cuerpos en caída, los cuerpos con movimiento hacia arriba experimentan la misma aceleración en magnitud y dirección.

Por ejemplo, si un objeto ha sido lanzado hacia arriba con una velocidad inicial; en el primer instante el vector velocidad apunta hacia arriba, en el sentido positivo del eje Y, mientras el vector aceleración tiene una dirección hacia abajo, en el sentido negativo del eje Y. En el segundo instante cuando el objeto cae la dirección de la velocidad es hacia abajo en el mismo sentido del desplazamiento y el vector

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