Trabajo práctico de física: Estudio del movimiento de un cuerpo de una pista inclinada - ALIPSO.COM: Monografías, resúmenes, biografias y tesis gratis.
Aprende sobre marketing online, desarrollo de sitios web gratis en Youtube
Suscribite para recibir notificaciones de nuevos videos:
Domingo 24 de Octubre de 2021 |
 

Trabajo práctico de física: Estudio del movimiento de un cuerpo de una pista inclinada

Imprimir Recomendar a un amigo Recordarme el recurso

Materiales, Introducción. Smart Timer. Fotogate. Procedimiento Experimental. Movimiento rectilíneo uniformemente variado. MRUV. Origen de coordenadas.

Agregado: 03 de JULIO de 2003 (Por Michel Mosse) | Palabras: 2632 | Votar |
1 voto | Promedio: 0
| Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografías > Física >
Material educativo de Alipso relacionado con Trabajo práctico física Estudio del movimiento cuerpo una pista inclinada
  • Intimacion a abogado a entregar fondos del cliente:
  • Biografia y vida de Emilio del Cavalieri: Breve Biografia de Emilio del Cavalieri
  • Raíces Fenomenológicas del concepto de Persona: Dos tipologías en una, el concepto de persona y la mirada fenomenológica y su impacto en el "tener en cuenta" de lo humano a la hora de la solidaridad.

  • Enlaces externos relacionados con Trabajo práctico física Estudio del movimiento cuerpo una pista inclinada

    Objetivos:

    Estudio del movimiento de un cuerpo de una pista inclinada

    Materiales:

    1 pista

    1 carro

    1 regla plástica con franjas oscuras para el carro

    2 sensores de barrera o fotogate (FG)

    1 cronómetro Smart Timer (SM)

    1 soporte para inclinar la pista

    Fig. 1

    Fig. 2

    Introducción

    Un móvil tiene un movimiento de tipo MRUV cuando presenta un movimiento rectilíneo cuya velocidad varía con una aceleración constante. El móvil parte del reposo, y a medida que se desplaza va aumentado su velocidad, teniendo una aceleración constante.

    Se lo llama Movimiento Rectilíneo porque se traslada por una recta. Es Uniforme porque la velocidad varía en una misma magnitud cada intervalos iguales de tiempo (es decir, la velocidad varia con una aceleración constante), y es Variado porque la velocidad no es constante.

    Las ecuaciones que describen este movimiento son

     

    X(t) = x0 + V0t + at2

    V(t) = v0 + at

    Procedimiento Experimental:

    Primera parte

    1.      Inclinamos la pista (Fig 1)hasta lograr un desnivel de aproximadamente 10 cm entre ambos extremos. Luego colocamos el carro en el extremo de la pista que se encontraba a mayor altura, apoyado sobre el tope de la pista, adosándole una regla (Fig 2), que serviría luego para interrumpir los haces de luz infrarroja emitidos por los Fotogates y así poder realizar las mediciones.

    Especificamos un origen de coordenadas. El primer Fotogate, que llamaremos FG1 se ubicó dentro de un rango de unos 40 cm. del cero (posición desde la cual dejamos en libertad el carro) y se mantuvo fijo en esta posición durante toda la experiencia. Este Fotogate fue el que disparó la medición del tiempo y por lo tanto fijó el origen temporal.

    El FG1 se conectó al CANAL 1 del ST. El segundo FG se conectó al CANAL 2 del ST y se colocó a 5 cm del FG1. La medición del tiempo culminó cuando la regla plástica del carro , luego de interrumpir el haz de luz infrarroja del FG1, interrumpió el haz del FG2.

    Medimos el tiempo empleado por el carro para realizar distintos desplazamientos sobre la pista, siendo las Xf diferentes en cada caso. Las primera seis mediciones fueron para una Xf de 5cm, 10cm, 15cm, 20cm, 25cm, 30cm, y de las séptima a la duodécima, las Xf aumentaron de diez en diez, siendo la Xf7 de 30cm y Xf12 de 70cm. (Tabla 1)

    Para cada posición del segundo Fotogate realizamos tres mediciones, ya que era necesario para poder, luego, sacar el tiempo promedio con la incerteza correspondiente, en cada desplazamiento.

    2.      Luego realizamos las mediciones de la velocidad del carro. (Tabla 1) Preparamos el Smart Timer en el modo apropiado para medir velocidades. Para esta medición sólo utilizamos un Fotogate, al cual fuimos desplazando a las mismas posiciones que en la primera parte de la experiencia. El FG que utilizamos fue el FG2 que fue conectado al CANAL 1 del ST (Smart Timer). Repetimos las posiciones del caso anterior ya que esto era necesario para asociar la velocidad con el tiempo. Para cada valor de posición medimos tres veces la velocidad. De esta manera pudimos calcular, a partir de los tres valores obtenidos, el valor de la incerteza absoluta.

    3.      En esta tercera parte medimos la aceleración del carro para completar el estudio del movimiento. (Tabla 1)

    Seleccionamos en el ST el modo que permite medir aceleraciones con dos FG, en este modo se mide la aceleración media del carro en el tramo de la pista definido por el FG1 y el FG2. Conectamos un FG a cada canal del Smart Timer. Medimos la aceleración colocando el FG2 en al menos cinco de las posiciones elegidas anteriormente, realizando nuevamente tres mediciones para cada posición para obtener el valor representativo.

    Segunda Parte:

    Repetimos este procedimiento con una nueva y mayor inclinación de la pista.

    (Fig. 3)

    Fig. 3

    Resultados:

    Tabla 1

    Obs

    ∆x (cm)

    ε∆x

    t (s)

    tp - t

    tp (s) εtp

    v (cm/s)

    vp (cm/s) εvp

    A (cm/s2)

    Ap - A

    ap (cm/s2) εap

    1

     

    5,0

    0,4

    0,1961

    0,0004

     

    0,1957

    0,0004

    28,5

     

    28,3

    2,3

    24,9

    0,1

     

    24,9

    0,2

    0,1957

    0,0001

    28,2

    24,8

    -0,1

    0,1953

    -0,0004

    28,2

    25,1

    0,2

    2

     

    10,0

    0,4

    0,3652

    -0,0020

     

    0,3672

    0,0036

    31,8

     

    31,9

    1,6

    24,8

    0,1

     

    24,7

    0,1

    0,3661

    -0,0011

    32,2

    24,8

    0,1

    0,3703

    0,0036

    31,7

    24,6

    -0,1

    3

     

    15,0

    0,4

    0,5142

    0,0018

     

    0,5124

    0,0018

    35,9

     

    35,8

    1,1

    24,9

    0,1

     

    24,9

    0,1

    0,5119

    -0,0005

    35,9

    24,9

    0,1

    0,5111

    -0,0013

    35,7

    24,8

    -0,1

    4

     

    20,0

    0,4

    0,6396

    -0,0006

     

    0,6402

    0,0028

    39,6

     

    39,9

    1,0

    24,6

    0,1

     

    24,5

    0,1

    0,6379

    -0,0023

    39,8

    24,5

    0,1

    0,6430

    0,0028

    40,3

    24,5

    0,1

    5

     

    25,0

    0,4

    0,7626

    0,0020

     

    0,7606

    0,0020

    43,1

     

    42,8

    0,7

    24,6

    -0,2

     

    24,8

    0,2

    0,7601

    -0,005

    42,5

    24,9

    0,1

    0,7590

    -0,0016

    42,7

    24,9

    0,1

    6

     

    30,0

    0,4

    0,8781

    -0,0023

     

    0,8804

    0,0043

    45,6

     

    45,3

    0,8

    24,9

    0,2

     

    24,7

    0,2

    0,8847

    0,0043

    45,4

    24,8

    0,1

    0,8784

    -0,0020

    44,8

    24,6

    -0,1

    7

     

    40,0

    0,4

    1,0833

    -0,0054

     

    1,0887

    0,0068

    50,0

     

    50,4

    0,8

    24,8

    0,1

     

    24,7

    0,2

    1,0872

    -0,0015

    50,5

    24,6

    -0,1

    1,0955

    0,0068

    50,7

    24,8

    0,2

    8

     

    50,0

    0,4

    1,2805

    0,0018

     

    1,2787

    0,0053

    54,6

     

    54,6

    0,7

    24,7

    -0,3

     

    25,0

    0,3

    1,2821

    0,0034

    54,6

    25,1

    0,1

    1,2734

    -0,0053

    54,6

    25,1

    0,1

    9

     

    60,0

    0,4

    1,4811

    0,0145

     

    1,4666

    0,0145

    58,4

     

    58,5

    1,0

    25,0

    0,1

     

    25,0

    0,2

    1,4568

    -0,0098

    58,4

    24,8

    -0,2

    1,4620

    -0,0046

    58,8

    25,1

    0,1

    10

     

    70,0

    0,4

    1,6348

    0,0021

     

    1,6327

    0,0079

    62,1

     

    62,1

    0,7

    25,1

    -0,1

     

    25,2

    0,5

    1,6385

    0,0058

    62,1

    25,7

    0,5

    1,6248

    -0,0079

    62,1

    24,9

    -0,3

    Tabla 2

    Obs

    ∆x (cm)

    ε∆x

    t (s)

    tp - t

    tp (s) εtp

    v (cm/s)

    vp (cm/s) εvp

    A (cm/s2)

    Ap - A

    ap (cm/s2) εap

    1

     

    5,0

    0,4

    0,1408

    0,0003

     

    0,1405

    0,0006

    42,5

     

    42,7

    3,6

    55,1

    0,1

     

    55,1

    0,4

    0,1399

    -0,0006

    42,7

    54,7

    -0,4

    0,1408

    0,0003

    42,9

    55,4

    0,3

    2

     

    10,0

    0,4

    0,2518

    -0,0001

     

    0,2519

    0,0006

    48,3

     

    48,1

    2,0

     

     

     

    0,2525

    0,0006

    48,0

     

     

    0,2514

    -0,0005

    48,0

     

     

    3

     

    15,0

    0,4

    0,3483

    0,0010

     

    0,3473

    0,0011

    54,0

     

    54,0

    1,6

    53,6

    -0,4

     

    54,0

    0,6

    0,3475

    0,0002

    54,0

    54,6

    0,6

    0,3462

    -0,0011

    54,0

    53,9

    -0,1

    4

     

    20,0

    0,4

    0,4375

    0,0003

     

    0,4372

    0,0003

    58,8

     

    58,8

    1,2

     

     

     

    0,4372

    0,0001

    58,8

     

     

    0,4369

    -0,0003

    58,8

     

     

    5

     

    25,0

    0,4

    0,5208

    0,0008

     

    0,5200

    0,0012

    63,6

     

    63,5

    1,2

    56,0

    1,5

     

    54,5

    1,5

    0,5205

    0,0005

    63,2

    54,4

    -0,1

    0,5188

    -0,0012

    63,6

    53,6

    -0,9

    6

     

    30,0

    0,4

    0,5925

    0,0006

     

    0,5919

    0,0006

    67,5

     

    67,7

    1,0

     

     

     

    0,5917

    -0,0002

    68,0

     

     

    0,5916

    -0,0003

    67,5

     

     

    7

     

    40,0

    0,4

    0,7331

    0,0020

     

    0,7311

    0,0015

    75,1

     

    75,3

    0,9

    53,8

    0,1

     

    53,7

    0,2

    0,7305

    -0,0006

    75,1

    53,7

    0,1

    0,7296

    -0,0015

    75,7

    53,5

    -0,2

    8

     

    50,0

    0,4

    0,8581

    0,0001

     

    0,8580

    0,0005

    82,6

     

    82,6

    0,7

     

     

     

    0,8584

    0,0004

    82,6

     

     

    0,8575

    -0,0005

    82,6

     

     

    9

     

    60,0

    0,4

    0,9765

    0,0021

     

    0,9744

    0,0017

    88,4

     

    88,9

    0,6

    53,5

    -0,9

     

    54,4

    0,9

    0,9734

    -0,0010

    89,2

    54,6

    0,2

    0,9727

    -0,0017

    89,2

    55,2

    0,8

    10

     

    70,0

    0,4

    1,0869

    0,0013

     

    1,0856

    0,0066

    95,2

     

    94,0

    1,1

     

     

     

    1,0790

    -0,0066

    94,3

     

     

    1,0910

    0,0054

    92,5

     

     

     

    Gráficos: (al final del T.P.)

    Nota: Las incertezas, debido al valor y a la escala utilizada al hacer el gráfico, no son graficables.

    Análisis y Conclusiones:

     

    ¿Qué tipo de movimiento tiene el carro estudiado sobre la pista inclinada?

    El carro tiene un movimiento de tipo MRUV ya que presenta un movimiento rectilíneo cuya velocidad varía con una aceleración constante. El móvil parte del reposo, y a medida que se desplaza va aumentado su velocidad, teniendo una aceleración constante.

    Pudimos determinar que es un Movimiento Rectilíneo porque se traslada por una recta. Es Uniforme porque la velocidad varía en una misma magnitud cada intervalos iguales de tiempo (es decir, la velocidad varía con una aceleración constante), y es Variado porque la inclinación de la pista hace que el carro aumente su velocidad constantemente.

    Las ecuaciones que describen etse movimiento son

    X(t) = xo + Vot + at2

    V(t) = vo + at

    ¿Qué sucede con parámetros como la velocidad inicial y la aceleración al variar la inclinación de la pista?

    Al variar la inclinación de la pista, la velocidad inicial es mayor, si la pista está más inclinada, y es menor, si la pista está menos inclinada.

    Con respecto a la aceleración, es mayor si la pista está más inclinada y es menor si no está tan inclinada.

    •         Conclusiones sobre los gráficos:

    x(t): Es una parábola, ya que la velocidad no es constante sino que aumenta en forma constante.

    v(t): es una recta con pendiente, ya que la velocidad aumenta constantemente.

    a(t): es una recta sin pendiente ya que la aceleración es constante.

    Al aumentar la inclinación de la pista:

    x(t): la parábola se acerca.

    v(t): la pendiente aumenta.

    a(t): la aceleración es mayor que en el caso anterior.

    •         El carro tiene un movimiento de tipo MRUV, y al aumentar la inclinación aumenta la velocidad inicial y la aceleración.

    •        El ST es muy preciso porque las incertezas de velocidad, tiempo y aceleración son muy pequeñas.

    Apéndice N1:

    Cálculo de Incertezas

    ε∆x: Es el doble de la εx, que es la mínima unidad de medición, que es 0,1 cm.

    εtp: Se calcula el t promedio: (t1+t2+t3+...+tn)n

    Después se calcula cada εrt: tp - tn

    εvp: Se calcula el v promedio: (v1+v2+v3+...+vn)n

    Después se calcula cada εrv: vp - vn

    εap: Se calcula el t promedio: (a1+a2+a3+...+an)n

    Después se calcula cada εra: ap - an

    Apéndice N2:

    ¿Cómo operar con el Smart Timer?

    1.      Conectar el FG al ST. El ST posee dos canales de conexión, identificados como CANAL 1 y CANAL 2. Según el experimento a realizarse se utilizará sólo el CNAL 1 ó ambos.

    2.      Encender el ST con el botón ON. En ese momento se escuchará una chicharra.

    3.      A continuación se presiona la tecla SLECT MEASUREMENT (selector de mediciones) que habilita un menú donde es posible elegir, pulsando sucesivamente esa misma tecla, la magnitud que se desee medir: tiempo, velocidad o aceleración.

    4.      Una vez seleccionada la magnitud a medir, se presiona la tecla SELECT MODE (selección de modo de medición) que permite elegir la forma en que se medirá la magnitud seleccionada anteriormente. Los modos posibles son: un FG, dos FG, reja, péndulo, cronómetro, etc.

    5.      Cuando se encuentre listo para medir, se presiona el botón START/STOP del ST. Se escuchará un beep y un asterisco (*) aparecerá en el segundo renglón del display del instrumento. En la mayoría de los modos el asterisco indica que el ST está esperando que ocurra algún evento, como por ejemplo una interrupción del haz infrarrojo.

    Descripción de los modos de medición:

    Time Mode (Modo Tiempo):

    One Gate (con un FG): En este modo el ST comienza a medir el tiempo cuando el rayo es bloqueado por primera vez y continúa hasta que es bloqueado nuevamente.

    Fence (reja): En este modo el tiempo se mide entre sucesivas interrupciones del FG. La medición comienza cuando el rayo es bloqueado por primera vez. Se detiene cuando es bloqueado por segunda vez (t1), conserva en memoria el instante en el que se produjo la primer interrupción y respecto de él mide el tiempo hasta la tercer interrupción, continúa así guardando estos intervalos en memoria hasta un número total de diez mediciones, todas referidas al instante inicial. El ST permite leer todos esos valores almacenados presionando el botón SELECT MODE ó SELECT MEASUREMENT. Presionando el botón START/STOP se detendrá la medición instantáneamente.

    Two Gates (con dos FG): Aquí el ST mide el tiempo que transcurre entre el bloqueo sucesivo de dos FG. Para medir en este modo se deberá conectar al CANAL 1 el FG que se desea comience a medir el tiempo y al CANAL 2 aquél que lo detendrá.

    Pendulum (Péndulo): En este modo se utiliza un FG para obtener el período de oscilación de un resorte ó péndulo. El ST registra el intervalo de tiempo transcurrido entre la primer y la tercer interrupción del haz luminoso.

    Speed Mode (Modo Velocidad):

    One Gate: En este modo se debe alinear el haz infrarrojo del FG para que sea interrumpido por el Primer Patrón de la regla acrílica, que consta de dos franjas oscuras de 0,5 cm separadas 0,5 cm entre sí. De esta forma el ST mide el tiempo transcurrido entre las dos interrupciones y sabiendo que el desplazamiento del móvil en ese tiempo es 1 cm, calcula la velocidad media en cm/s presentándola en el display.

    Pulley rad/s (Polea radianes/segundo): El ST medirá la velocidad de giro de una polea pasando a través de un FG, en unidades de radianes por segundo. Se tomará una medición cada vez que se presione el botón START/STOP. El ST no puede diferenciar entre las mediciones en el sentido de las agujas del reloj y el contrario.

    Pulley rev/s (Polea revoluciones/segundo): Además de dar el valor de la velocidad en unidades diferentes, el display provee mediciones de velocidad en tiempo real, una por segundo. Al presionar el botón STAR/STOP se congelará el display, lo cual será indicado por un signo de admiración (!) que aparecerá en la primer columna.

    Acceleration Mode (Modo Aceleración):

    One Gate: El ST usa la medición de tiempo entre dos secuencias igualmente espaciadas bloqueado/desbloqueado (5 cm), para calcular la aceleración media. La regla acrílica debe colocarse de manera que el haz de FG se encuentre alineado con la zona que contiene 3 franjas oscuras. El ST indicará el movimiento acelerado con un signo positivo y el desacelerado con uno negativo.

    Linear pulley (Polea Lineal): En este modo el ST convierte el movimiento de rotación de una polea en su equivalente lineal en cm/s2.

    Angular pulley (Polea Angular): En este modo el ST convierte el movimiento de rotación de una polea en su equivalente angular de rad/s2

    Two Gates: Cuando dos FG se ubican a una distancia arbitraria, el ST puede medir la aceleración media del móvil entre ellas. En este modo debe conectarse al CANAL 1 el FG cuyo haz sufrirá la primer interrupción, mientras que el otro FG se conecta al CNAL 2. Se utilizará el Primer Patrón de la regla acrílica. Cuando el FG1 es interrumpido el Smart Timer adquiere la velocidad del móvil v1. Luego obtiene v2 cuando se produce la interrupción del FG2. Como además el ST mide el intervalo de tiempo entre ambas interrupciones, calcula la aceleración media como ∆v/∆t.


    Votar

    Ingresar una calificación para del 1 al 10, siendo 10 el máximo puntaje.

    Para que la votación no tenga fraude, solo se podrá votar una vez este recurso.

    Comentarios de los usuarios


    Agregar un comentario:


    Nombre y apellido:

    E-Mail:

    Asunto:

    Opinión:



    Aún no hay comentarios para este recurso.
     
    Sobre ALIPSO.COM

    Monografias, Exámenes, Universidades, Terciarios, Carreras, Cursos, Donde Estudiar, Que Estudiar y más: Desde 1999 brindamos a los estudiantes y docentes un lugar para publicar contenido educativo y nutrirse del conocimiento.

    Contacto »
    Contacto

    Teléfono: +54 (011) 3535-7242
    Email:

    Formulario de Contacto Online »