info fisik 4

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA

FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS

LABORATORIO DE FISICA I

INTEGRANTES:

ALVARADO HUANCA, MANUEL AUGUSTO [13070026]

BERROCAL SAUCEDO, GREISSY YASMIN [13070162]

CAYCHO QUIÑONES, JOSÉ ANTONIO [13070031]

PROFESOR:

MEDINA MEDINA, JOSE JULIAN

TEMA:

MOVIMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION

HORARIO:

JUEVES 8:00-10:00 a. m

Ciudad universitaria, octubre 2013

MOVIMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

(Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)

TABLA DE CONTENIDO

MOVIMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION...............................................................................................4

EXPERIMENTO 4.................................................................................................................................... 4

OBJETIVOS................................................................................................................................................ 4

EQUIPOS Y MATERIALES............................................................................................................................ 5

CARRIL DE AIRE..................................................................................................................................... 5

COMPRESORA, 220V............................................................................................................................. 5

JUEGO DE PESAS................................................................................................................................... 5

SOPORTE UNIVERSAL............................................................................................................................ 6

CLAMP.................................................................................................................................................. 6

POLEA LIGERA....................................................................................................................................... 6

CRONOMETROS.................................................................................................................................... 7

HUACHAS DE 3g.................................................................................................................................... 7

FUNDAMENTO TEORICO............................................................................................................................ 8

Movimiento rectilíneo........................................................................................................................... 8Posición.....................................................................................................................................................8Desplazamiento........................................................................................................................................8Velocidad..................................................................................................................................................8Aceleración................................................................................................................................................9

PROCEDIMIENTO..................................................................................................................................... 10

Para el movimiento con fuerza instantánea.........................................................................................10TABLA 01.................................................................................................................................................10TABLA 02.................................................................................................................................................11

Para el movimiento con fuerza constante............................................................................................11TABLA 03.................................................................................................................................................11TABLA 04.................................................................................................................................................12TABLA 05.................................................................................................................................................12TABLA 06.................................................................................................................................................13

CUESTIONARIO........................................................................................................................................ 13

CONCLUSIONES....................................................................................................................................... 14

LABORATORIO DE FISICA I Página 2

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MOVIMIENTO, VELOCIDAD Y ACELERACION

OBJETIVOS

Caracterizar el movimiento de un móvil con la medida de su posición con respecto a su variación de tiempo.

Estudiar las características del movimiento de un móvil por acción de una fuerza constante.


Las principales contribuciones para comprender los movimientos más sencillos de los cuerpos comunes fueron realizadas por Galileo Galilei, quien es considerado como el padre de la física.

EXPERIMENTO 4




EQUIPOS Y MATERIALES

CARRIL DE AIRE

COMPRESORA, 220V

JUEGO DE PESAS





SOPORTE UNIVERSAL

CLAMP

POLEA LIGERA





CRONOMETROS

HUACHAS DE 3g

CINTA ADHESIVA REGLA, PAPEL LOG Y MILIMETRADO





FUNDAMENTO TEORICO

Movimiento rectilíneoSe denomina movimiento rectilíneo, aquél cuya trayectoria es una línea recta.

En la recta situamos un origen O, donde estará un observador que medirá la posición del móvil x en el instante t. Las posiciones serán positivas si el móvil está a la derecha del origen y negativas si está a la izquierda del origen.

PosiciónLa posición x del móvil se puede relacionar con el tiempo t mediante una función x=f (t).

DesplazamientoSupongamos ahora que en el tiempo t, el móvil se encuentra en posición x, más tarde, en el instante t' el móvil se encontrará en la posición x'.

Decimos que móvil se ha desplazado x=x'-x en el intervalo de tiempo t=t'-t, medido desde el instante t al instante t'.

VelocidadLa velocidad media entre los instantes t y t' está definida por


¿V >¿ x'−xt'−t

=∆ x∆ t




Para determinar la velocidad en el instante t, debemos hacer el intervalo de tiempo t tan pequeño como sea posible, en el límite cuando t tiende a cero.

Pero dicho límite, es la definición de derivada de x con respecto del tiempo t.

Aceleración

En general, la velocidad de un cuerpo es una función del tiempo. Supongamos que en un instante t la velocidad del móvil es v, y en el instante t' la velocidad del móvil es v'. Se denomina aceleración media entre los instantes t y t' -<a>- al cociente entre el cambio de velocidad v=v'-v y el intervalo de tiempo en el que se ha tardado en efectuar dicho cambio, t=t'-t.

La aceleración en el instante t –aceleración instantánea- es el límite de la aceleración media cuando el intervalo t tiende a cero, que es la definición de la derivada de v.


V=log∆t →0∆ x∆ t

=dxdt

¿a>¿ v'−vt '−t

=∆ v∆ t

V=log∆t →0∆v∆ t

=dvdt




PROCEDIMIENTO

Para el movimiento con fuerza instantánea

1.- Ponga en funcionamiento la compresora haciendo las conexiones respectivas.

2.- Coloque un coche sobe el carril de aire con un cordelito amarrado de un extremo y pase el cordelito por la polea que se encuentra al extremo del carril. Un compañero de clase sostendrá levemente el móvil con la mano.

3.- Coloque la cinta de papel a través de la canaleta impresora del registrador de tiempo y péguela con una adhesivo al móvil .Conecte el registrador y encienda la fuente tal como indique su profesor de laboratorio.

4.- De al móvil un impulso más o menos fuerte haciendo que corra sobre el carril de aire. El impresor del registrador de tiempo dejara marcas sobre la cinta de papel.

5.- A partir de las marcas en la cinta de papel, así obtenidas, cuente en ella intervalos de 4 o 5 marcas y tome cada intervalo así formado como una unidad de tiempo. A esta unidad arbitraria de tiempo denominada tic.

6.- Elegida la unidad de tiempo, proceda a

medir con la regla la posición del móvil en cada

instante y registre

estas medidas en la tabla 1.

TABLA 01


PUNTOS T(tic) X(cm)

1 T1=1tic X1=0.92 T2=2tic X2=1.93 T3=3tic X3=2.94 T4=4tic X4=3.955 T5=5tic X5=56 T6=6tic X6=6.1

7 T7=7tic X7=7.5

8 T8=8tic X8=8.35

9 T9=9tic X9=9.5

10 T10=10tic X10=10.6




TABLA 02

Para el movimiento con fuerza constante Repitiendo los pasos (1), (2) y (3). Ate al extremo del cordelito una masa de 50g aproximadamente. A

continuación retire la mano del coche. Repita los pasos (5) y (6) y proceda a llenar la tabla 03.

TABLA 03


tic x(cm) V¿ ∆ x∆ t

( cmtic

)

1-0 0.9 0.92-1 1.0 1.03-2 1.0 1.04-3 1.05 1.055-4 1.05 1.056-5 1.1 1.1

7-6 1.4 1.4

8-7 1.85 1.85

9-8 1.15 1.15

10-9 1.1 1.1

PUNTOS T(tic) X(cm)

1 T1=1tic 3.52 T2=2tic 7.53 T3=3tic 12.24 T4=4tic 16.95 T5=5tic 22.66 T6=6tic 29.0

7 T7=7tic 36.0

8 T8=8tic 43.8

9 T9=9tic 51.8

10 T10=10tic 61.1




TABLA 04

TABLA 05

tic V¿ dxdt

( cmtic

)

1-0 1.1314

2-1 2.2628

3-2 3.3942

4-3 4.5256

5-4 5.657

6-5 6.7884

7-6 7.9198

8-7 9.0512


tic x(cm) V¿ ∆ x∆ t

( cmtic

)

1-0 3.5 3.52-1 4.0 4.03-2 4.7 4.74-3 4.7 4.75-4 5.7 5.76-5 6.4 6.4

7-6 7.0 7.0

8-7 7.8 7.8

9-8 8.0 8.0

10-9 9.3 9.3




9-8 10.1826

10-9 11.314

TABLA 06


tic V=Vi-Vi-1(cmtic

) a¿ ∆v∆ t

( cmtic2

)

1-0 1.1314 1.13142-1 1.1314 1.13143-2 1.1314 1.13144-3 1.1314 1.13145-4 1.1314 1.13146-5 1.1314 1.1314

7-6 1.1314 1.1314

8-7 1.1314 1.1314

9-8 1.1314 1.1314

10-9 1.1314 1.1314




CUESTIONARIO 1.-Con los datos de la tabla 01, (grafique1) .Cuando hace el ajuste

con el método de mínimos cuadrados, ¿Qué valores importantes del movimiento del coche puede usted precisar? ¿Qué clase de movimiento tiene el móvil, cuando se le aplica una fuerza instantánea?

2.-Con los datos de la tabla 02, grafique las “velocidades medias versus ∆ t” (grafica 2). ¿Qué interpretación puede hacer usted respecto a este resultado?





*Nos podemos dar cuenta que los valores de la velocidades medias son muy próximas, es decir no varían en gran proporción (0.85 – 1.4) y la variación que es constate (1 tic). Este resultado nos indica que es un movimiento que le corresponde al MRU aun cuando se observa esa ligera variación en la velocidad, pues experimentalmente hay algunos errores.

3.-Usando los datos de la tabla 03, trace la gráfica 3.A, en papel milimetrado “x versus t”. ¿Es esta una relación lineal? Determine la


0 2 4 6 8 10 120

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

Valores Y

V

T( tic )




formula experimental después de trazar la gráfica 3.B “x versus t” en papel logarítmico. ¿Qué parámetros físicos se ha determinado?

4.-Si la gráfica 3.A fuera una parábola construya una tabla “x versus t2”. Trace la gráfica 3.C en papel milimetrado. ¿Qué clase de movimiento tendría el móvil si se le aplica una fuerza constante? Determine la formula experimental, indique las medidas del movimiento del coche.

5.-Haga un comentario en un cuadro paralelo, de las dos fórmulas experimentales en la que al móvil se le ha aplicado una fuerza constante.

6.-Complete la tabla 04 y trace la gráfica en papel milimetrado “v versus ∆ t”. ¿Qué observa? ¿Es una función escalón que puede interpretar y describir el movimiento?

Explique.

*En esta grafica N°4 nos podemos dar cuenta que le corresponde a una función escalón unitaria, en la que la distancia que separa cada escalón es parecida en cuanto a su valor.

* La velocidad media va aumentando conforme transcurre el tiempo, por influencia de la aceleración que es casi constante.


0 2 4 6 8 10 120

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Valores Y

T( tic )

V tic V¿ dxdt

( cmtic

)

1-0 1.1314

2-1 2.2628

3-2 3.3942

4-3 4.5256

5-4 5.657

6-5 6.7884

7-6 7.9198

8-7 9.0512

9-8 10.1826

10-9 11.314




*Debido a las características mostradas en la grafica el movimiento al que corresponde es el MRUV( movimiento rectilíneo uniformemente variado )

7.-Con la formula experimental hallada en la pregunta 4, halle las velocidades instantáneas completando la tabla 05, luego lleve estos puntos sobre la gráfica 4, unir los puntos con una resta De una interpretación de estas dos gráficas.

La ecuación de la recta es la siguiente:

x= 0.5657t2 + 6.658

Para hallar al velocidad instantánea derivamos x= 0.5657t2 + 6.658

Vinst = 1.1314t


0 20 40 60 80 100 1200.0000

10.0000

20.0000

30.0000

40.0000

50.0000

60.0000

70.0000

GRÁFICA

Series2Series4

Axis Title




8.-Complete la tabla 06 usando los valores de la tabla 05 y trace la gráfica 5 en papel milimetrado aceleración media versus intervalo de tiempo o sea “a versus ∆ t” ¿Indica la gráfica que la aceleración es constante? ¿Cuál es el valor d la aceleración?

0 2 4 6 8 10 120

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

GRAFICA

Valores Y

a

t

La grafica nos indica que la aceleración es constante por lo que se trata de un MRUV.El valor de la aceleración es: 1.1314m/s2

9.-Haga un análisis para el estudio del movimiento (fuerza constante),

con los valores de las formulas

experimentales obtenidas. Exprese sus conclusiones.


tic V=Vi-Vi-1

( cmtic

)a¿ ∆v∆ t

( cmtic2

)

1-0 1.1314 1.13142-1 1.1314 1.13143-2 1.1314 1.13144-3 1.1314 1.13145-4 1.1314 1.13146-5 1.1314 1.13147-6 1.1314 1.13148-7 1.1314 1.13149-8 1.1314 1.131410-9 1.1314 1.1314




La fórmula obtenida es:

x=3.147t1.261

Si le damos diferentes valores a t vemos que X aumenta en mayor

proporción que t, es decir que a una variación pequeña de t

corresponde una variación más intensa de la posición del móvil, esto

quiere decir que el móvil con el transcurrir del tiempo, a intervalos

iguales de tiempo recorrerá un espacio mucho mayor, es decir estará

acelerado.

CONCLUSIONES Se concluye que al aplicársele una fuerza instantánea el móvil

continua su movimiento en forma rectilínea y uniforme, es decir con

aceleración igual a cero.

Podemos concluir que es verificable mediante los métodos de

derivación para hallara la velocidad instantánea y posteriormente la

aceleración, que esta es constante si nos referimos a un MRUV para

el cual se aplica una fuerza constante.

Por experiencia se comprobó que al aplicársele una fuerza constante

al móvil, éste adquiría una movimiento rectilíneo uniformemente

acelerado, lo que se demostró por experiencia, también se puede

deducir de la Segunda Ley de Newton:

F = m.a

Donde al ser la fuerza y la masa constantes, la aceleración también

lo será.

Conociendo el valor de la masa del móvil y su aceleración - ya

calculada - podemos hallar el valor de la fuerza constante aplicada

sobre el móvil.





Se concluye que al aplicársele una fuerza constante el móvil

adquiere un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, es

decir con aceleración diferente de cero.



info fisik 4

Documents

intervalo t

instantes t

intervalo de tiempo

mvil x

t est definida

mvil est

cambio de velocidad

funcin x