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GUIA DE LABORATORIO MOVIMIENTO PARABÓLICO UDEC


Enviado por   •  14 de Mayo de 2017  •  Apuntes  •  1.852 Palabras (8 Páginas)  •  740 Visitas

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PRACTICA Nº

1

Facultad:

INGENIERÍA

Programa Académico:

INGENIERÍA INDUSTRIAL

Núcleo Temático:

FÍSICA  I

Grupo:

201, 202, 203

Docente:

VICTOR MANUEL ACOSTA GÓMEZ

Correo:

victormanuelacostag@yahoo.es

NORMAS DE BIOSEGURIDAD BASICAS DE USO OBLIGATORIO:

  • Protector naso bucal.
  • Bata manga larga, cerrada en color blanco.
  • Zapato cerrado en suela antideslizante
  • Pantalón largo (holgado)
  • Gorro desechable (cabello recogido)
  • Gafas de laboratorio
  • Guantes de vinilo o nitrilo

  • El uso de dispositivos electrónicos está limitado a la actividad académica que se esté ejecutando.

ELEMENTOS DE BIOSEGURIDAD ESPECIFICOS

TITULO DE LA PRACTICA

MOVIMIENTO PARABÓLICO DE LOS CUERPOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar el análisis cinemático del movimiento parabólico

Determinar la velocidad inicial con la cual se lanza un cuerpo, el cual describe un movimiento parabólico.

Entender el movimiento parabólico como la composición simultanea de dos movimientos en dos dimensiones, en el eje x (MUR) en el eje y (MUA).

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

  • Identificar las  características del movimiento parabólico.
  • Calcular las velocidades en el movimiento parabólico.
  • Medir distancias y tiempos en el movimiento parabólico.
  • Identificar el movimiento parabólico de cuerpos con diferente masa y volumen.
  • Graficar movimientos compuestos.

INTRODUCCION

FUNDAMENTO TEÓRICO

El movimiento parabólico ocurre cuando un cuerpo se desplaza a lo largo de una trayectoria curvilínea la cual describe una parábola. El lanzamiento de un balón de futbol o el vuelo libre de un proyectil, son ejemplos de situaciones cotidianas que implican el estudio del movimiento parabólico. El objetivo de esta práctica es conocer cómo se caracteriza este tipo de movimiento y determinar la velocidad instantánea inicial con la que se lanza una esfera desde una rampa, la cual corresponderá a la velocidad inicial del movimiento parabólico objeto de estudio. El movimiento parabólico se caracteriza porque se desarrolla en 2 dimensiones, razón por la que a menudo se estudia en función de sus componentes rectangulares. Al analizar el movimiento parabólico se puede asumir que se presentaran dos movimientos que ocurren simultáneamente:  Un movimiento horizontal para el cual la componente de la velocidad siempre permanece constante durante el movimiento y su aceleración será a = 0.  Un movimiento vertical con aceleración constante en donde hay cambios de velocidad iguales a intervalos de tiempo iguales, con aceleración de magnitud igual a a = g . En este caso se asume que la resistencia del aire es tan pequeña que puede despreciarse cualquier efecto sobre el sistema, por tanto la única fuerza que actúa sobre la partícula es su propio peso, el cual hace que el proyectil tenga una aceleración constante dirigida hacia abajo la cual es igual a la gravedad en el sitio donde se desarrolla el movimiento. Para realizar el análisis cinemático debe definirse:  Marco de referencia inercial: Un marco de referencia se define como un cuerpo respecto al cual se mide la velocidad y aceleración de la partícula. Para ser considerado inercial el marco de referencia debe estar fijo, o en su defecto, trasladarse a velocidad constante. De este modo las mediciones aceleración de una partícula serán iguales siempre y cuando se midan respecto a cualquier marco de referencia inercial.  Sistema de coordenadas: Se utilizan para definir la posición y el sentido de desplazamiento de la partícula respecto al marco de referencia. Se suele escoger un sistema compuesto por dos ejes rectangulares “x” y “y” para describir el movimiento rectilíneo a lo largo de cada uno de estos ejes. En la figura 1 se muestra un diagrama para el análisis general del movimiento parabólico

Figura N° 1

                 [pic 2]     

MOVIMIENTO PARABÓLICO  DE UN CUERPO

  De esta forma las ecuaciones cinemáticas generales son las expresadas en la Tabla 1, donde t es el tiempo invertido en el movimiento parabólico, también conocido como el tiempo de vuelo. Adicionalmente, los signos de g, Vox, Voy,  Xo  y  Yo dependen del sistema coordenado elegido. En el caso de la Tabla 1 se usó el sistema coordenado mostrado en la Figura 1.

TABLA DE LAS ECUACIONES  CINEMÁTICAS GENERALES DEL MOVIMIENTO PARABÓLICO

MOVIMIENTO   PARABÓLICO

MOVIMIENTO HORIZONTAL  (EJE X)

MOVIMIENTO  VERTICAL   (EJE  Y)

X  =  Vox  +  Xo

Y =   + Voy  +Yo[pic 3][pic 4]

Vx  =  Constante

Vy  =  --t  + Voy[pic 5]

ax  =  CERO

ay  = [pic 6]

INTRODUCCION

Un movimiento parabólico es la suma de dos movimientos, un movimiento rectilíneo uniforme en el eje horizontal y un movimiento uniformemente acelerado en el eje vertical.

Muchos elementos de máquinas o cuerpos de la naturaleza se desplazan con este tipo de movimiento, es importante, entonces, que el estudiante pueda identificar y determinar el movimiento de cualquier elemento de máquina o de cualquier otro cuerpo que se desplaza bajo este tipo de movimiento; para que esté en capacidad de comprender las leyes físicas que rigen su comportamiento y especial  movimiento dentro de la naturaleza.

ELEMENTOS EDUCATIVOS REQUERIDOS

(Equipos, Materiales, reactivos, herramientas con su respectiva cantidad)

Cronómetros, rampas de lanzamiento (una por grupo), 4 esferas de diferente tamaño y masa, plomadas,2 metros de papel carbón,2 metros de papel blanco y cinta pegante transparente.

Para graficar, 5 hojas de papel milimetrado y calculadora. Una tabla de madera de 1m de longitud

PROCEDIMIENTO Y/O MONTAJE EXPERIMENTAL

MONTAJE  EXPERIMENTAL GENERAL

En la Figura 2 se esquematiza el montaje experimental que se usara en la práctica de laboratorio. Esta consiste en soltar una esfera desde una posición “a” (sobre la rampa) sin imprimirle ningún impulso y dejar que la esfera baje por la superficie hasta pasar por la posición “b” , en la cual se desprende de la rampa. Notar que a partir de esta posición la esfera comienza a caer libremente, sin embargo como tiene una velocidad en dirección horizontal Vox,  la esfera se mueve describiendo un movimiento parabólico. Finalmente la esfera alcanza el punto “c” en el cual colisiona con el piso, por lo que durante el movimiento parabólico la esfera se desplaza una distancia en dirección vertical Ymax y una distancia Xmax  en dirección horizontal. Notar que la distancia Ymax es equivalente a la altura de la rampa respecto al piso.  

[pic 7] Figura N° 2

PROCEDIMIENTO

  1. Lanzar la esfera desde el punto “a” de la rampa, para visualizar el punto donde va a caer al piso. (Punto “c”)
  2. Tomar los diferentes tiempos de caída, con cada una de las esferas y consignar en la tabla N°1 de valores. Medir las distancias del punto “c” para cada caso
  3. Calcular las velocidades iniciales o de salida de la esfera de la rampa; en cada caso, con los datos obtenidos.
  4. Colocar papel blanco y encima papel carbón en el piso pegar con cinta, y repetir el punto 1 ahora  “no” tomar  tiempos de caída
  5. Lanzar nuevamente cada una de las  esferas desde el punto “a”
  6. Medir la altura (Ymax)  y la distancia (Xmax). Consignar datos en la tabla N° 2
  7. Repetir todo el procedimiento para 3 alturas distintas a la anterior y lanzando la esfera siempre desde el mismo  punto “a” de la rampa. Consignar datos en la tabla N° 2
  8. Con los datos obtenidos en el numeral anterior calcular la velocidad inicial y el tiempo de caída.
  9. Llenar las tablas N° 1 Y N° 2 EN CADA CASILLA CON UN PROMEDIO DE DOS MEDICIONES “ANOTARLAS” Y ANOTAR PROMEDIO, EN LOS CASOS DONDE SE REQUIERE.
  10. Colocar una tabla de 1m de altura perpendicular a la superficie de la mesa, como se muestra en la figura N° 2, se marca en ella un punto P que señala la altura de la mesa y la rampa.

Luego se coloca la tabla a diferentes distancias (X) en cm del borde de la mesa como se indica en la tabla N° 3 y se deja rodar la esfera; se marcan los puntos donde la esfera golpea la tabla, se miden las distancias (Y) desde estos puntos hasta P y se consignan los datos en la tabla   N° 3

TABLA N° 1

ESFERA / MATERIAL

MASA

PESO

TIEMPO DE CAÍDA

Xmax

Velocidad Inicial

1

2

3

TABLA N° 2

ALTURA 1

Ymax

ESFERA / MATERIAL

MASA

PESO

Ymax

Xmax

VELOCIDAD INICIAL

TIEMPO DE CAIDA

1

2

3

ALTURA 2

Ymax

...

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