Práctica Física Cinemática

Práctica Física

Cinemática

Mauricio Flores Torres  #15        5° “E”

Objetivo: Usando los conceptos vistos en clase, el alumno deberá utilizar los conocimientos de cinemática para resolver problemas.

Fundamento:

El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. Un móvil se desplaza con movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) si sigue una trayectoria rectilínea y su aceleración es constante y no nula.

El movimiento circular uniformemente acelerado (MCUA) se presenta cuando una partícula o cuerpo sólido describe una trayectoria circular aumentando o disminuyendo la velocidad de forma constante en cada unidad de tiempo. Es decir, la partícula se mueve con aceleración constante.

El movimiento parabólico completo se puede considerar como la composición de un avance horizontal rectilíneo uniforme y un lanzamiento vertical hacia arriba, que es un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado hacia abajo (MRUA) por la acción de la gravedad.

En condiciones ideales de resistencia al avance nulo y campo gravitatorio uniforme, lo anterior implica que:

• Un cuerpo que se deja caer libremente y otro que es lanzado horizontalmente desde la misma altura tardan lo mismo en llegar al suelo.
• La independencia de la masa en la caída libre y el lanzamiento vertical es igual de válida en los movimientos parabólicos.
• Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba y otro parabólicamente completo que alcance la misma altura tarda lo mismo en caer.
• El tiempo que tarda en alcanzar su altura máxima es el mismo tiempo que tarda en recorrer la mitad de su distancia horizontal, es decir, el tiempo total necesario para alcanzar la altura máxima y regresar al suelo es el mismo para el total de recorrido horizontal.

Fórmulas:

MRUA:

• VF = VI ± at
• VF2 = VI2 ± 2ad
• (XF-XI) = VIt ± (1/2)at2

TP:

• Vx = dx / tX
• VFY = VIY ± gt
• VFY2 = VIY2 ± 2gh
• (yF-yI) = VIYt ± (1/2)gt2

Problemas:

1.- ¿Un objeto puesto sobre una superficie circular rotatoria que inicia en reposo y arranca para mantener la misma velocidad del motor sale despedido siempre con la misma velocidad tangencial si se coloca en el mismo punto de la superficie?[pic 1]

• Utilizamos VFY = √(VIY2 ± 2gh), tomando como velocidad inicial 0. Una vez obtenido VFY despejamos VFY = VIY ±gt para obtener t, t= 0.23 segundos

VFY = √(02 ± 2(9.81)(0.26))

VFY = √( ± 5.1012)

VFY = 2.25 m/s

2.25 = 0 ±gt

2.25/9.81 = t

t =0.23 s

• Realizamos varias pruebas y anotamos la distancia que recorrió el objeto al ser lanzado, y con ese valor y t despejamos Vx = dx / tX

2.- Una pelota es lanzada a través de una pista, rebotando en la mesa y describiendo una trayectoria hacia el suelo. ¿A qué velocidad golpeará el suelo?[pic 2]

• Tomando como altura el punto más alto al que llegó la pelota después de rebotar (1.11 m) y considerando la velocidad inicial como 0, despejamos VFY = √(VIY2 ± 2gh).

VFY = √(02 ± 2(9.81)(1.11))

VFY = √( ± 21.77)

VFY = 4.66 m/s

• Con la velocidad final despejamos VFY=VIY±gt para hallar el tiempo de caída

4.66 = 0 ± (9.81)t

4.66/9.81 = t

t = 0.475 s

• Calculamos la velocidad inicial de elevación con VFY = √(VIY2 ± 2gh), tomando la velocidad final como 0 y la altura desde la mesa al punto más alto (0.19 m)

02 = VIY2 ± 2(9.81)(0.19)

0+3.72 = VIY2 

VIY = √3.72

VIY = 1.93 m/s

• Despejamos el tiempo de elevación con VFY=VIY±gt tomando 0 como velocidad final

0=1.93±(9.81)t

1.93/9.81= t

t = 0.196 s

• Tomamos la distancia recorrida desde el rebote hasta que la pelota tocó el suelo (0.66 m) y junto con la suma de los tiempos (0.671 s) despejamos Vx = dx / tX

Vx = 0.66 / 0.671

Vx = 0.983 m/s

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