Práctica #6 movimiento acelerado en una dimensión

Noviembre, 2022 Universidad Simón Bolívar[pic 1]

Laboratorio Básico de Física I - FS2181

PRÁCTICA #6 MOVIMIENTO ACELERADO EN

UNA DIMENSIÓN (8)

Autores:

Anthony Sánchez 17-10786

Clara Severino 18-10918

INTRODUCCIÓN

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado es uno de los más comunes que podrás encontrar en el día a día. Se refiere a aquel movimiento donde la aceleración vectorial se mantiene constante (en magnitud y dirección) en el transcurso de un tiempo.

De esta forma, se dice que un cuerpo que cae tiene aceleración constante si los efectos del aire no tienen un impacto importante; lo mismo sucede con un cuerpo que se desliza por una pendiente o sobre una superficie horizontal áspera, sin considerar fuerzas que lo frenen.

En la presente práctica, se busca estudiar la dependencia de la distancia recorrida por un objeto en función del tiempo, además se analizó su influencia sobre el cálculo de la aceleración y la velocidad del cuerpo. Para ello se utilizó un carril de aire con compresor, sensores para medir los tiempos, carros deslizadores y una cuña para inclinar el carril de aire y así obtener una componente de la gravedad (constante). A partir de los datos experimentales se puede establecer una vinculación con las conocidas fórmulas de cinemática para la aceleración constante y verificar que los resultados sean lo más óptimos.

MARCO TEÓRICO

¿Qué es el movimiento uniformemente acelerado? : Todo movimiento uniformemente acelerado (MUA) es aquel movimiento en el que la aceleración que experimenta un cuerpo, permanece constante (en magnitud vectores y dirección) en el transcurso del tiempo manteniéndose firme.

Asimismo, para estudiar el movimiento de una partícula debemos conocer sus condiciones iniciales de posición, velocidad y las ecuaciones diferenciales que lo definen. Para ello, es importante conocer las ecuaciones físicas que lo definen:

Posición (x): Hace referencia a la disposición en un objeto en el espacio y el tiempo, representado a través de un sistema de coordenadas.

Velocidad (v): La velocidad se puede definir como el cambio de posición de una partícula respecto al tiempo. Su ecuación se expresa de la siguiente manera:

𝑣  =   𝑑𝑥  (1)[pic 2]

Aceleración (a): Es el cambio (Δ) de velocidad que experimenta el movimiento de un cuerpo.

Su fórmula se representa como:

  𝑣𝑓 −𝑣𝑜        𝑑𝑣        2[pic 3]

𝑎 =        =        =

𝑡        𝑑𝑡

2

𝑑𝑡

donde vf se refiere a velocidad final y vo a velocidad inicial

Ahora bien, conociendo que se está estudiando el MUA se presentarán a continuación las ecuaciones que rigen a este movimiento, las cuales se obtienen integrando las mostradas anteriormente:

Asimismo, conociendo el valor de alguna variables, con estas 3 ecuaciones se pueden trabajar para encontrar el valor de otras de las cuales depende.

ESQUEMA DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Para el desarrollo de esta práctica se contó con una pista de aire, con su unidad compresora y dos piezas deslizadoras que sirvieron como móviles, llamadas carritos. Ahora, con estos instrumentos se realizó lo siguiente:

[pic 4]

Primer experimento:

1. Inicialmente se nivela el carril de aire para minimizar los errores; para ello se enciende el compresor y se coloca el carrito deslizable sobre el riel de manera que este no deba moverse. Para lograrlo, se tuvo que nivelar el soporte del carril. Luego se coloca una cuña debajo de un soporte del carril para inclinarlo (tomando cualquiera de las 3 alturas de la cuña)
2. Una vez nivelado el móvil, se colocaron los fotosensores a las alturas del carril que se quisieran trabajar.
3. Para conocer el ángulo de inclinación del riel se mide la distancia entre los puntos de apoyo del riel (X) y la altura de la cuña (Y); el ángulo viene dado por: θ = 𝑎𝑟𝑐𝑡𝑔( 𝑦 ) (6). Con este[pic 5][pic 6]

ángulo se calculará la componente de la gravedad paralela al riel.

1. Con la ayuda de la computadora, se utilizó un medidor de tiempo, en el que se empleó la modalidad para medir el intervalo de tiempo entre dos interrupciones del haz de luz (modo T2

–T1), esta modalidad se aplica para conocer el tiempo que tarda el móvil en desplazarse entre dos puntos, en ella intervienen los dos fotosensores (Fig. 3a).

1. Utilizando el medidor, se estudió el movimiento acelerado del carril partiendo desde un punto inicial hasta uno final de la trayectoria rectilínea.

[pic 7]

Segundo experimento:

1. Para este caso se realizó el mismo procedimiento que el anterior, la diferencia radica en que se tomó una cuerpo más pequeño, el cual fue medido gracias a la ayuda de un vernier.
2. Ahora, para este caso la modalidad a utilizar en el computadora para el medidor fue el (modo ΔT), que mide el intervalo de tiempo en que se interrumpe el haz de luz; en esta modalidad interviene un fotosensor y se aplica para conocer el tiempo que tarda el cuerpo en pasar frente al detector.

RESULTADOS EXPERIMENTALES

Primer Experimento - Estudio de la distancia recorrida en función del tiempo:

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