Laboratorio de física I Movimiento rectilíneo

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Facultad de ingeniería

Escuela de ingeniería civil

Laboratorio de física I

Movimiento rectilíneo

Profesor:

Oscar Rodríguez

Integrantes:

Fuad Ahmar

Javier Chacón

Héctor Noguera

Caracas, junio del 2015

Objetivos

A través de la aplicación del método gráfico, variando distancias y midiendo tiempos, hallar la ley que gobierna el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

Una vez hallada la ley, compara el valor de las constantes que afectan, como lo es la gravedad, para redactar conclusiones respectivas.

Introducción teórica

       En el presente informe se llevara a cabo la representación de la ley que rige  un  movimiento rectilíneo uniformemente variado o acelerado , movimiento que es muy frecuente en la naturaleza  el cual se caracteriza por experimentar velocidad variable, esta su vez aumenta o desciende con un mismo intervalo en una misma cantidad de tiempo, por este hecho  aparece una nueva magnitud llamada aceleración el cual entenderemos como la variación de la velocidad con respecto al tiempo siendo   la aceleración constante en todo instante.

     La representación física  de dicho movimiento consta de un montaje formado por un móvil que se desplaza a través de un riel debido al arrastre de una masa, con una aceleración constante, siendo esta la aceleración de la gravedad, de tal manera que con el uso de un láser se logró  determinar los datos experimentales del tiempo recorrido por el móvil en diferentes intervalos de tiempo.  

     Con los datos obtenidos se conseguirá la ley que rige el movimiento antes mencionado para dicho experimento  , para ello  se aplicara  un método científico experimental denominado método gráfico, el cual tiene como principal objetivo determinar una ecuación que se ajuste a los  datos experimentales de tiempo (t)  y distancia (x)  ya obtenidos. Lo anterior indica que se tomaran esos datos y se graficaran de forma (x) contra (t) en papel milimetrado  de tal manera que se obtendrá o no, una recta de pendiente a y ordenada al origen b, si la gráfica obtenida no es de forma lineal, se procederá a  utilizar el método semi-log el cual se vale de la ecuación exponencial:  , tomando logaritmo de base 10 de ambos lados :  , luego se sustituyen las variables de tiempo y distancia  y si la gráfica obtenida en el papel semi-log es de forma lineal ,  se habrá deducido la ecuación  de no ser así , se procederá al método log-log  el cual está relacionado con  la ecuación potencial  , tomando logaritmo base 10 de ambos lados:  se sustituyen las variables  y en efecto  la gráfica debe tener forma lineal en el papel log-log , puesto que en el método  anteriormente no lo fue, de tal forma que se conocerá   la ecuación que gobierna el  movimiento y así conocer los valores respectivos de sus constantes .[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Procedimiento experimental

Funcionamiento y componentes del montaje a utilizar

Al encender el compresor comienza a fluir el aire dentro del carril, que por tener unos pequeños orificios a lo largo de su extensión, se crea un colchón de aire que permite el deslizamiento del carrito, siendo así posible reducir la fuerza de roce entre el móvil y el carril.

La fuente de voltaje que alimenta con energía eléctrica al electroimán,  generando un campo magnético que crea una fuerza de atracción con una placa metálica que tiene el carrito, manteniéndolo detenido en la posición inicial en el extremo del carril hasta que se active el interruptor morse, que corta la corriente desapareciendo el campo  magnético y  al mismo tiempo se activa el cronometro, liberándose así el móvil que por estar sujeto a una cuerda que atraviesa una polea hasta llegar a una masa de arrastre que se encuentra colgando en el otro extremo del riel, el carrito recorrerá la distancia a medir, a la cual se fija el láser de manera que al interrumpirse la señal al pasar el carrito por este, se detenga el cronometro que se encuentra conectado a la fuente de voltaje.[pic 6]

Figura 1. Representación del montaje

Procedimiento experimental

• Para determinar la ley que rige el movimiento estudiado:

• Se pesa con una balanza la masa de arrastre y el carrito y se registran estos datos en la tabla de datos (3).
• Se verifica que el riel se encuentra completamente horizontal utilizando el nivel.
• Se prepara el montaje de manera que la posición inicial del marcador se encuentre en el “cero” que marca la escala en centímetros (con las medidas a realizar en la práctica) que se encuentra dispuesta sobre un tirro pegado lateralmente en el carril, primero fijando el láser en esta posición y verificando que el marcador que posee el carrito interrumpa la señal del láser.
• Se coloca el láser a 4 centímetros del carrito según la escala, para la primera medición
• Se prende la fuente de voltaje luego el cronometro y por último el compresor
• Se fija la tensión de la fuente de voltaje hasta que sea posible que la bobina apenas imante al carrito en su posición inicial.
• Se realizar las mediciones al liberar el carrito tras pulsar el interruptor morse para determinar el tiempo que tarda el móvil en recorrer las distancias propuestas, repitiendo la medida tres veces registrando los datos en cada oportunidad en la tabla de datos (1).

Tabla de datos (1)

Se repite el procedimiento anterior para la distancias de 8, 12, 16, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80 y 100 centímetros.

Con los datos promedio obtenidos se aplica el método gráfico:

Se construye un gráfico de posición en función del tiempo en papel milimetrado (donde la ordenada es la posición y la abscisa el tiempo), si la distribución de los puntos no se ajusta a una recta la función no es lineal, se concluye que la ley que gobierna no es de forma lineal, y se procede a graficar en el papel semilog.

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