Laboratorio de Fisica (Fuerzas de Newton)

MOVIMIENTO RECTILINIO UNIFORME ACELERADO Y FUERZAS.

1Ramos – Arteaga S.M., 2 Aldana Jorge, 3 Orobio Cristhian, 4 Tovar William

1 Docente Física 1, 2 Estudiante de Ingeniería Ambiental, 3 Estudiante de Ingeniería Eléctrica, 4 Estudiante de Ingeniería Mecatronica Facultad de ciencias básicas

Universidad Autónoma De Occidente 

Resumen.

Este informe se basa sobre las pruebas realizadas de laboratorio, donde se estudian diferentes conceptos físicos como: el Movimiento Rectilíneo Uniforme Acelerado (M.R.U.A) y las leyes de Newton (1° ley y 2° ley) mediante el desplazamiento de un carro planeador que se desplaza de un lugar a otro en un carril de aire.

Se empezó leyendo la guía de laboratorio con anticipación, al llegar al laboratorio se instalaron los equipos y se configuraron de acuerdo a las instrucciones que nos daba la guía principalmente el programa Pasco Capstone, se escucharon las instrucciones de la  profesora. Se determinó que se tenía que hacer 4 ensayos con diferentes masas las cuales eran de: 5 g, 10 g, 15g, 20 g, luego se empezaron a hacer las distintas pruebas y a recolectar sus datos.

Introducción.

Una de las más grandes actividades que existen en el planeta es el movimiento rectilíneo acelerado,   ¿Qué es el movimiento rectilíneo uniforme acelerado? Es el desplazamiento en un intervalo de tiempo de un cuerpo en línea recta con velocidad (m/s) variable pero con aceleración (m/s2) constante. Un claro ejemplo de este movimiento es la caída libre. Las fórmulas que se utiliza para entender este movimiento son:

[pic 1]

[pic 2]

• Donde a es la aceleración, x la posición, v la velocidad y t es el tiempo. La aceleración es constante en este movimiento.

La primera ley de Newton, establece que un cuerpo permanecerá en reposo o con movimiento uniforme rectilíneo al menos que sobre él actúe una fuerza externa, ya cuando actué una fuerza externa habrá cambio de movimiento lo cual implica una aceleración X lo cual indicaría un movimiento rectilíneo uniforme acelerado, donde se utilizaría la segunda ley de Newton. La fórmula que se utiliza para calcular las fuerzas cuando el cuerpo está en reposo o tiene un movimiento rectilíneo uniforme es:

[pic 3]

• Donde F son las fuerzas, las fuerzas pueden ser diferentes en cada eje,  y .[pic 4][pic 5]

La segunda ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que se conoce como fuerzas externas, en pocas palabras se necesita que el cuerpo tenga un movimiento rectilíneo uniforme acelerado por culpa de fuerzas externas como la fuerza aplicada por una persona para mover un objeto etc. La fórmula que se utiliza para calcular las fuerzas es:

[pic 6]

• Donde F son las fuerzas, m es la masa y a es la aceleración. La Fuerza se mide en Newton que es Kg * m/s2, las fuerzas pueden ser diferentes en cada eje,  y .[pic 7][pic 8]

En este laboratorio se llevó a cabo el análisis de un objeto que tenía Movimiento Rectilíneo Acelerado, esto significa que el movimiento es en línea recta pero acelera constante mente en un determinado intervalo de tiempo y a la vez tiene diferentes fuerzas que actúan sobre el como son la Peso, Tensión, Fuerza de Rozamiento y Normal, las cuales la Normal y el Peso son ortogonales al desplazamiento del carril metálico y la Tensión y fuerza de Rozamiento son paralelas al desplazamiento del carril metálico.          

[pic 9]

                                                       [pic 10]

                                                                                        a[pic 11]

                                                                                   N                                  Carro planeador[pic 12]

                [pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

                                                                                                 T

                                                              W

Figura 1.1: diagrama de fuerzas del Carro planeador.

En la figura 1.1 el peso es negativas porque está en el lado negativo del eje Y en cambio las fuerzas de Tensión y Normal son positivas porque están en el lado positivo del eje X y el eje Y, La aceleración es positiva porque va hacia la derecha.

                  [pic 17][pic 18]

[pic 19]

                                                    a                  Masa[pic 20]

                                                                                   N

                [pic 21][pic 23][pic 22]

                                                              W

Figura 1.2: diagrama de fuerzas de la masa

En la figura 1.2 el peso es negativo porque está en el lado negativo del eje Y y la Normal es positiva ya que está en el lado positivo del eje Y, la aceleración es negativa porque va hacia abajo.

Metodología.

Para comenzar la práctica hay que nombrar los materiales que se emplearon los cuales son un carro planeador el cual posee una masa de (0,195225 kg), un carril de aire el cual posee medidas como de un metro, un compresor de aire, las masas de diferentes tamaño. Teniendo estos materiales en las respectivas mesas de trabajo se procede a realizar la prueba, que consiste en calcular la incertidumbre de la velocidad media, la aceleración  masas y la fuerza  de los diferentes ensayos obtenidos a través del carro planeador sobre el carril de aire, para anotar una serie de datos que en este caso son 4 ensayos. En el desplazamiento de un carro planeador se tienen unas variables como el tiempo que se emplea para llegar a cierta distancia y también la distancia ya que es el trayecto que recorrió el objeto es  decir el carro planador.

Una vez leyendo la guía para el procedimiento de la práctica se le asigna a cada integrante de la mesa una función específica para optimizar el tiempo, para que cada integrante sea participe de esta, en este caso el primer integrante se encarga de las instalaciones del computador debido a las series de graficas que nos mostrara en sus respectivos ensayos, el segundo integrante se encarga de manejar los niveles de aire que le proporcionaran al carro planeador a elevarse por el carril, y el ultimo integrante es el encargado de la  manipulación de las  pesas que debe soportar el carro planeador para las diferentes pruebas obtenidas en su trayecto. Luego de obtener los datos por medio del software PASCO Capstone procedemos a digitarlo en una pequeñas tablas la cual tiene una las masas seleccionadas, una velocidad inicial, el delta de la velocidad inicial, una aceleración además de su delta, un error  y por últimos la fuerza neta que ejerce el carro sobre la masas.  

Cada ensayo consistía en soltar el planeador, con el compresor de aire encendido, hasta una banda de caucho que iba a recibir el impacto del planeador, que viene bajo efectos de la porta pesas. En el programa, se debía detener el seguimiento del sensor justo antes del impacto. A el porta pesas se le aplicaron masas de 5, 10, 15 y 20 gramos respectivamente.

Resultados.

En el laboratorio del movimiento rectilíneo acelerado en donde actúan las diferentes fuerzas que son la normal (N), peso (W), fuerza de fricción (Fr) y tensión (T) se presentaron las siguientes gráficas.

[pic 24]

Figura 1.3, Prueba  1: nos representa dos graficas la primera nos indica la de posición contra tiempo que equivale a una parábola cóncava hacia arriba por medio de su ajuste cuadrático y la segunda es la de velocidad contra tiempo que corresponde a una línea recta debido a su ajuste lineal en cuanto a su respectiva masa que en este caso es de 5g.

[pic 25] Figura 1.4, Prueba  2: nos representa dos graficas la primera nos indica la de posición contra tiempo que equivale a una parábola cóncava hacia arriba por medio de su ajuste cuadrático y la segunda es la de velocidad contra tiempo que corresponde a una línea recta debido a su ajuste lineal en cuanto a su respectiva masa que en este caso es de 10g.

...