Laboratorio

E1: Cinemática de una partícula en una y dos dimensiones.

Isidora Molina R.- Daniel Salamanca H.

isidoramolina@usach.cl – daniel.salamanca@usach.cl

Departamento de Ingeniería Química, Ingeniería en Biotecnología. Ingeniería civil Química.

Objetivos

• Determinar la ecuación itinerario del movimiento rectilineo uniformemente acelerado que se obtiene del experimento del carro (experimento 1) .

• Determinar la ecuacion itinerario del movimiento de una particula en dos dimensiones que se obtiene del experimento del lanzamiento del proyectil (experimento 2)

• Establecer las relaciones funcionales de ambos experimentos.

Introducción

En esta primera experiencia se pondrán en práctica los conocimientos obtenidos en la unidad de “cinemática” mediante el estudio del movimiento de un carro colocando en una viga inclinada y de un proyectil que se lanzaba en contra de una pizarra. Se entregaran los datos de las posiciones, los angulos, las velocidades y aceleraciones que pudieron determinarse a la hora de analizar los experimientos y los graficos entregados por el programa DataStudio. Finalmente y a partir de esto se entregaran las ecuaciones itinerarios solicitados.

Marco teórico

La cinemática estudia el movimiento de los cuerpos sin considerar sus causas.Este estudio puede llevarse a cabo en particulas que se mueven en una, dos y tres dimensiones, no obstante, por cuestiones de interes en el experimento tan solo se presentará el fundamento teórico de los movimientos uni y bi direccionales.

-Movimiento unidireccional: Es el movimiento que se estudia con respecto a un solo eje (el x generalmente) y por tanto no involucran el uso de vectores, lo cual facilita su estudio. Pueden existir movimientos curvos o rectos, de aceleración nula o constante. Todos estos movimientos pueden serepresentado por lo que se llama ecuación itinerario:

Donde:

Xo, corresponde a la posición inicial

Vo, corresponde a la velocidad inicial

t, corresponde al tiempo

a, corresponde a la gravedad.

-Movimiento bidireccional: Es el movimiento que se estudia con respecto al eje x e y. Suele ejemplificarse con movimiento de proyectiles en el espacio, el cual representa un movimiento con aceleracion constante. Existen variadas ecuaciones para definir la trayectoria del proyectil o bien, las coordenadas x,y dado cierto intervalo o condición.

Ecuación de la trayectoria:

No obstante, cuando algo se atravieza en el camino del proyectil, o bien, se busca la posicion del mismo con respecto al sistema de coordenadas en un tiempo especifico, se utilizan otras dos ecuaciones. las cuales dan como resultado el punto x e y.

Desarrollo experimental

• Materiales y montaje experimental

Experimento 1:

- Sensor de movimiento marca Pasco (E.I. ± 0,001 [N])

- Barra (riel) de masa

- Carro

-Soportes Universales marca Pasco

-Huincha (E.I.: ±0,0005 [m])

Experimento 2:

-Pizarra metálica

-Papel calco

-Mini-launcher Pasco ME-6825

-Huincha (E.I.: ±0,0005 [m])

Método experimental:

-Movimiento en una dimensión:

En los extremos de la barra de metal (4) se colocan los soportes universales (2) con el fin de inclinarla. Al final del extremo más levantado colocamos el sensor de movimiento (1) y definiremos ese lugar como el punto (0,0) de nuestro sistema de referencia. Posteriormente, al final del sistema colocamos el carro (3). Para medir su movimiento se lanza hacia arriba y se grafica con el programa DataStudio.

v

-Movimiento en dos dimensiones:

Se coloca la pizarra metálica y se pega a ella una hoja en blanco unida a un papel calco. Posteriormente se coloca la bola metálica en el cañón, se registra el ángulo gracias a un peso unido a un hilo en el mismo aparato y se dispara. Se utilizará como sistema de referencia la cruz que viene en el mismo cañón. Posteriormente se mide la distancia desde el punto de referencia hacia donde se marcó el golpe en la hoja de papel. Se repite el procedimiento 3 veces.

Resultados

• Actividad Experimental 1.

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