Laboratorio de fisica practica 3.docx

Instituto Politcnico Nacional

ESIME Zacatenco

Practica No.3 Movimiento Rectilneo Uniforme

Integrantes:Martinez Rojas Luis EnriqueHernndez Gonzlez Luis EnriqueEspinoza Bravo Jos AntonioLen Martnez Alejandro IvnLpez Aguirre Jesus Israel

Profesor Arturo Castrejon Mendoza

Mxico D.F. a 29 de Enero de 2015

Objetivo: El alumno verificar el modelo matemtico de la velocidad uniforme, empleando el riel de aire y aplicando la tcnica de anlisis grfico.

Introduccin tericaRiel de AireEl Riel de Aire es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensin. El riel consta de un tubo de seccin transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale aire a presin. Sobre el riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchn de aire que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en esencia sin friccin. Sobre los carros se colocan pesos para experimentar el choque de objetos de diferente masa.

Movimiento Rectilneo Uniforme:

Cuando un mvil sigue una trayectoria recta en la cual realiza desplazamientos iguales en tiempos iguales, efecta un movimiento rectilneo uniforme (MRU). Cuando se trate del movimiento de un mvil en lnea recta, recorriendo desplazamientos iguales en tiempos iguales, la relacin.Al graficar los datos del desplazamiento de un mvil en funcin del tiempo que tarda en realizarlo, la pendiente de la curva obtenida al unir los puntos representar su velocidad. Si en una grfica desplazamientotiempo se obtiene una lnea recta al unir los puntos, siempre y cuando no cambie de direccin la trayectoria del mvil.En una grfica velocidad en funcin del tiempo, el rea bajo la curva representa el desplazamiento del mvil.

Velocidad La velocidad (que ms apropiadamente sera vector velocidad), a diferencia de la rapidez debemos incluir el concepto de direccin en nuestro estudio; para esto debemos emplear vectores.

Velocidad mediaComo la mayora de los movimientos realizados por los cuerpos no son uniformes, generalmente se habla de la velocidad media de un mvil, la cual representa la relacin entre el desplazamiento total hecho por un mvil y el tiempo que tarda en efectuarlo. Cuando un mvil experimenta dos o ms velocidades distintas durante su movimiento, se puede obtener una velocidad promedio si sumamos las velocidades y las dividimos entre el nmero de velocidades sumadas.

Velocidad instantneaPermite conocer la velocidad de un mvil que se desplaza sobre una trayectoria, cuando el lapso de tiempo es infinitamente pequeo, siendo entonces el espacio recorrido tambin muy pequeo, representando un punto de la trayectoria.A pesar de que encontrar el movimiento rectilneo uniforme en la naturaleza es bastante extrao, es el movimiento ms fcil de estudiar y nos servir para estudiar otros ms complejos. El movimiento rectilneo uniformecumple las siguientes propiedades: La aceleracin es cero (a=0) al no cambiar la velocidad de direccin ni variar su mdulo Por otro lado, la velocidad inicial, media e instantnea del movimiento tienen el mismo valor en todo momento

Un cuerpo realiza un movimiento rectilneo uniforme cuando su trayectoria es una linea recta y su velocidad es constante. Esto implica que recorre distancias iguales en tiempos iguales.

Las ecuaciones del movimiento rectilneo uniforme son:

x=x0+vtv=v0=ctea=0

La velocidad instantnea se obtiene de la tangente que toca la curva en el punto de inters. Esto nos da la velocidad a cualquier tiempo.Velocidad instantnea de formacin de B = +d[B]/dt

La velocidad instantnea se aproxima a la velocidad media cuando el intervalo de tiempo se acerca a cero.Normalmente hablaremos de la velocidad instantnea como de la velocidad de una reaccin.

La rapidez (que en el lenguaje comn se denomina simplemente velocidad) se define como el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo transcurrido. La distancia s recorrida a lo largo de una trayectoria es una magnitud escalar, independiente de la direccin. Como el tiempo tambin es un escalar, la rapidez es tambin un escalar.

La rapidez se designa mediante el smbolo v y sus dimensiones son:v = LTLa unidad en el sistema SI es el metro por segundo(m/s).

Desarrollo experimental.-Ser necesario nivelar el riel de aire, tanto transversal como longitudinalmente. Despus fije un punto en el riel, prximo al sitio de disparo y, a partir de l, seale distancias iguales.Este aparato es el riel de aire con el que mediremos la velocidad del objeto posado es su superficie.

Procedimiento

Dispare el deslizador y mida 8 veces el tiempo que tarda en recorrer cada distancia. Iniciaremos desde 40 cm a medir el tiempo que el objeto tarda en recorrer cada distancia, de aqu procedemos a anotar el tiempo para cada grupo de medidas de tiempo y anotarlos en la siguiente tabla.

Iniciamos la distancia de separacin de los dos checkpoint en 40 cm de longitud, despus registramos el tiempo con un cronmetro.A Continuacin medimos 35 cm con un flexmetro y procedemos a tomar el tiempo que tarda en pasar por los dos checkpoint, repetimos este proceso pero cada vez le quitamos 5 cm.

Resultados experimentales

Tabla No. 1

Distancia (cm)Tiempo (s)

50.29

100.57

150.801

201.061

251.329

301.602

352.046

402.131

Grfica de tabla No.1Graficando los puntos obtenidos en la tabla no. 1 se obtiene la siguiente grfica, que sera una representacin de su desplazamiento.

Al obtener los datos del objeto de su posicin respecto a su tiempo, esto es la velocidad al ser una velocidad constante su grafica es una recta.

Obtencin de la pendiente (m)

La obtuvimos de la formula

Donde sustituyendo los valores de 2 puntos cualesquiera, en este caso 30 cm y 25 cm. nos da la pendiente de estos puntos:

De este resultado lo podemos tomar esa pendiente para formular la ecuacin de la recta con la ecuacin:

Queremos saber la velocidad en un punto de la normal (b) cuando b0

Y como la pendiente m=18.31

Es decir:

Y como

Entonces

Para obtener la velocidad media nos ayudaran los puntos respecto a sus tiempos ya que los interpretamos en coordenadas.

Para el clculo de la velocidad promedio se utilizara la formula

Sustituyendo en los puntos extremos que seran de 5cm a 40 cm

Ahora vamos a describir su aceleracin, que es la velocidad respecto al tiempo, para obtener la velocidad de cada punto es la diferencia de la posicin respecto al tiempo y esta respecto al tiempo es la aceleracin como en la tabla No.2 Tabla No.2Velocidad (cm/s)Tiempo (s)

17.24137930.29

17.54385960.57

18.72659180.801

18.85014141.061

18.81113621.329

18.72659181.602

17.10654942.046

18.77053032.131

Grafica No.2

Debido a la diferencia de proporciones de las cantidades la grfica se ve con esas variaciones.Esta grafica representa a la aceleracin.

Una grfica con los mismos punto pero no atravesando todos, solo toca a dos puntos y nos da una visin ms general de la recta.

Al ser todos los puntos muy prximos a la recta por intuicin dijimos que no hay aceleracin es y por eso no hay gran variacin de las velocidades en cada punto, esta pequea variacin es debido al margen de error que hubo en la medicin del tiempo.

La aceleracion se puede nota que es constante debido a la grafica, que no hay variacionYa sabemos que

Y que la primera derivada de la funcin es su velocidad

Tambin sabemos que la segunda derivada de la funcin es su aceleracin y como en este caso la aceleracin es nula por eso la segunda derivada es igual a cero.

Conclusiones:De los resultados obtenidos, puede usted asegurar si se trata de un movimiento rectilneo uniforme?Si podemos asegurarlo, lo hemos comprobado con el modelo matemtico (la grfica) y obtuvimos en los resultados que la aceleracin es nula, por lo tanto es un movimiento rectilneo uniforme.Adems de poder observar a travs de un deslizador capturando todos los datos de diferentes distancias que el profesor nos dio. De esta manera con las ecuaciones y el cronmetro observamos que el movimiento del deslizador es uniforme, sin presentar aceleracin alguna.Cuestionario: Defina los siguientes conceptos:1.- Distancia e indique sus unidades:En fsica, la distancia es una magnitud escalar, que se expresa en unidades de longitud.

kilmetro (km): 103 metros = 1 000 metros hectmetro (hm): 102 metros = 100 metros decmetro (dam): 101 metros = 10 metros metro (m) decmetro (dm): 10-1 metros = 0,1 metros centmetro (cm): 10-2 metros = 0,01 metros milmetro (mm): 10-3 metros = 0,001 metros micrmetro (m): 10-6 metros = 0,000 001 metros nanmetro (nm): 10-9 metros = 0,000 000 001 metros2.- Desplazamiento:En mecnica, el desplazamiento es el vector que define la posicin de un punto o partcula en relacin a un origen A con respecto a una posicin B. El vector se extiende desde el punto de referencia hasta la posicin final. Cuando se habla del desplazamiento en el espacio solo importa la posicin inicial y la posicin final, ya que la trayectoria que se describe no es de importancia.

3.-Velocidad media:La 'velocidad media' o velocidad promedio es la velocidad en un intervalo de tiempo dado. Se calcula dividiendo el desplazamiento (r) entre el tiempo (t) empleado en efectuarlo:

Esta es la definicin de la velocidad media entendida como vector (ya que es el resultado de dividir un vector entre un escalar).Por otra parte, si se considera la distancia recorrida sobre la trayectoria en un intervalo de tiempo dado, tenemos la velocidad media sobre la trayectoria o rapidez media, la cual es una cantidad escalar. La expresin anterior se escribe en la forma:

La velocidad media sobre la trayectoria tambin se suele denominar velocidad media numrica aunque esta ltima forma de llamarla no est exenta de ambigedades.El mdulo de la velocidad media (entendida como vector), en general, es diferente al valor de la velocidad media sobre la trayectoria. Solo sern iguales si la trayectoria es rectilnea y si el mvil solo avanza (en uno u otro sentido) sin retroceder. Por ejemplo, si un objeto recorre una distancia de 10 metros en un lapso de 3 segundos, el mdulo de su velocidad media sobre la trayectoria es:

4.-Velocidad UniformeEs un movimiento es rectilneo cuando un mvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleracin es nula. Es indicado mediante el acrnimo MRU Movimiento que se realiza sobre una lnea recta.

Velocidad constante; implica magnitud y direccin constantes. La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez. Aceleracin nula.

De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partcula permanece en reposo o en movimiento rectilneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que acte sobre el cuerpo, dado que las fuerzas actuales estn en equilibrio, por lo cual su estado es de reposo o de movimiento rectilneo uniforme. Esta es una situacin ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partculas, por lo que en el movimiento rectilneo uniforme (M.R.U) es difcil encontrar la fuerza amplificada.

5.- rapidez (unidades)La rapidez tiene la misma dimensin que la velocidad, pero no tiene el carcter vectorial de sta. La celeridad instantnea representa justamente el mdulo de la velocidad instantnea. La diferencia entre velocidad y rapidez es que la velocidad tiene un carcter vectorial y la rapidez es una magnitud de carcter escalar.Las unidades de rapidez: Metros por segundo: (m/s, ms-1) medida del SI Centmetros por segundo: ( cm/s, cm s-1) - Esta fueron las unidades en que utilizamos en la practica Kilmetros por hora: ( km/h) Millas por hora: ( m.p.h.) Milla nutica por hora (knot): (smbolo kt) Mach: 1 mach es la velocidad del sonido, n-machs es n veces la velocidad del sonido.1 mach 340 m/s 1224 km/h Velocidad de la luz en el vaco: (smbolo c) es una unidad naturalc = 299 792 458 m/sConversiones:

1 m/s = 3,6 km/h1 mph = 1,609 km/h

Fuentes de informacin:Rowlet , Russ ( febrero de 2001 ) , Cuntos? Un diccionario de la Unidades de medida de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.Landau & Lifshitz: Mecnica (vol. 1), Ed. Revert, Barcelona, 1991.Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Fsica 4. CECSA, Mxico.