TRABAJO PRÁCTICO Nº: 3 “Tiro Oblicuo”

Laboratorio de Física 1

TRABAJO PRÁCTICO Nº: 3 “Tiro Oblicuo”

> Objetivo:

- Utilizar los conceptos de Cinemática para poder hacer blanco.

- Determinar que constantes varían y sus características

- Demostración práctica de la teoría de tiro parabólico, mediante la resolución analítica y posterior verificación gráfica de lo que sucede con una esfera.

> Materiales:

- Hoja en blanco para el trazado con sistema de coordenadas, trayectoria y alcance

- Disparador montado sobre un plano inclinado

- Esfera maciza

- Papel carbónico y Regla 

> Metodología:

- Realizar la experiencia, y obtener datos

- Utilizar los datos obtenidos aplicando la teoría del tiro parabólico

- Estudiar los resultados correspondientes

- Realizar gráficos y comparar con los resultados

> Introducción

Se realiza la correspondiente experiencia en clase donde se lanza una esfera a través de un cañón en un plano inclinado y se miden el alcance horizontal máximo y la altura máxima alcanzada por la esfera (mediciones directas) y luego utilizando las ecuaciones paramétricas de movimiento se calcularan luego la velocidad inicial y la aceleración del disparo (mediciones indirectas).

La esfera realiza un movimiento uniformemente variado ya que su aceleración es constante y el movimiento es en dos direcciones (eje X y eje Y).

> Fundamento Teórico

El tiro oblicuo (parabólico) es un caso de composición de dos movimientos perpendiculares, uno MRU sobre el eje “x” y otro MRUV sobre el eje “y”.

Como se aprecia en este gráfico Vx es siempre constante porque el movimiento es MRU(movimiento rectilíneo uniforme) y Vy variable porque es un MRUV. (movimiento rectilíneo uniformemente variado). Este gráfico denota que el vector que representa Vx siempre tiene la misma intensidad, y el que representa Vy varía cuando está subiendo(tiro vertical). Empieza a disminuir hasta llegar a cero, luego de eso empieza a bajar (caída libre) hasta llegar a tocar tierra, donde Vx mantiene su valor y Vy vuelve a tener su valor inicial pero con sentido opuesto.

A partir de las ecuaciones paramétricas se resuelven todas las situaciones posibles:

Respecto de la influencia de la velocidad inicial vo (para un determinado ángulo y un cierto valor de g), es lógico suponer que, tanto el alcance como la altura serán mayores cuanto mayor sea dicha velocidad, vo, excepto para los casos de que el lanzamiento fuera vertical (?=90º) u horizontal (?=0º) en los que el alcance debería ser nulo, con independencia de cuál sea la velocidad de lanzamiento.

En cuanto a la influencia de la aceleración de la gravedad, g (para una determinada velocidad de lanzamiento y un cierto ángulo inicial), planteamos que cuanto mayor sea g, menor serán la altura y el alcance del lanzamiento. Como casos extremos, diremos que si no hubiera gravedad (g = 0), el alcance y la altura serían ilimitados (A??, H??) Por el contrario, si la gravedad fuese ilimitadamente grande (g??) el alcance y la altura serían nulos (A=0, H=0)

Expresamos finalmente la influencia del ángulo del lanzamiento en el alcance (para una cierta velocidad inicial y un determinado valor de g) Mientras dicho ángulo esté por debajo de 45º, resulta evidente que al aumentar el ángulo ha de aumentar el alcance, pero cuando superemos los 45º el lanzamiento se hace más vertical (y menos horizontal) al aumentar el ángulo y, por tanto, es lógico plantear que disminuya el alcance.

Planteamos, por ello, que el alcance máximo debería producirse cuando el ángulo inicial sea 45º. En resumen:

Para 0º<?<45º, si ? aumenta, A aumenta

Para 45º<?<90º, si ? aumenta, A disminuye

Para ?=0º ó ?=90º, A=0

Para ?=45º el alcance A es máximo

A continuación vamos a plantear las ecuaciones anteriores para ciertos puntos característicos.

Si (C ; 0), se deberá cumplir que

C = V0 * cos? * 10 u (1)

0 = V0 * sen? * 10 u – 1 * a * 100 u2 (2)

2

Si (C/2 ; H),se deberá cumplir

C = V0 * cos? * 5 u (3)

2

H = V0 * sen? * 5 u – 1 * a * 25 u2 (4)

De estas 4 ecuaciones podemos deducir las expresiones que permitan calcular el valor de los parámetros característicos de la traza del tiro:

1-VELOCIDAD , 2-ACELERACION, 3-ANGULO DE DISPARO

> CÁLCULO DE LA VELOCIDAD

...