EXPERIENCIA N° 1: “CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA”

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Laboratorio de Física II

EXPERIENCIA N° 1: “CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA”

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Integrantes:

• Ibáñez, Carlos (carlos.ibanez@usach.cl)
• Mira, Harrison
• (harrison.mira@usach.cl)
• Torrealba, Diego (diego.torrealba@usach.cl)
• Villarreal, Fernando (fernando.villarreal@usach.cl)

Profesora: Ivonne Canales

Código de laboratorio: 10109-1-L-16

Santiago, 4 de Noviembre del 2015

Índice

• Resumen………………………………………………………………………….3

• Introducción……………………………………….………………………………3

• Objetivos…………………………………………………………………………..4

• Procedimiento experimental actividad 1….……………………………………5

• Resultados actividad1…………………………………………………………….7

• Análisis actividad 1……………………………………………………..…………8

• Procedimiento  experimental actividad 2……………………………………….9

• Resultados actividad 2……………………………….………………………….12

• Análisis actividad 2………………………………………………………………14

• Conclusión…………………………………………………………………….….15

Resumen

        Esta primera experiencia de laboratorio constó en realizar dos experimentos relacionados al concepto de cinemática de la partícula, con el primero de ellos realizado sobre un plano inclinado con riel y un carro apropiado para el trabajo buscamos cumplir con los objetivos planteados por la cinemática de la partícula en una dimensión y así demostrar las relaciones funcionales estudiadas en la teoría de la asignatura. Por otro lado, con el segundo experimento, que constaba en lanzar un proyectil con una presión constante con un disparador apto para ello y un bombín para lograr la presión antes mencionada, buscamos algo similar a lo que intentamos en el primero, pero esta vez con la diferencia de que el trabajo sería realizado considerando dos dimensiones, dado que el movimiento era parabólico a diferencia del primero que describía una línea recta.

Con todo lo mencionado anteriormente logramos obtener varias relaciones funcionales en ligadas directamente a la variable tiempo, relacionen que incluían la velocidad, la aceleración y la posición, las cuales luego de determinar y analizar nos permitieron lograr los objetivos planteados para esta experiencia.

Introducción

        La cinemática en simples palabras, es la rama de la física que estudia el movimiento  de las partículas sin importar las causas que lo producen. Muy importante es hacer hincapié en el concepto de partícula mencionado anteriormente dado que se usa éste término y no el de cuerpo al momento de realizar los estudios, debido a que ninguna de las ecuaciones de la cinemática con las que trabajamos incorpora entre sus variables la masa de los objetos.

En esta experiencia de laboratorio trabajamos con dos tipos de cinemática, la primera es la cinemática de la partícula en una dimensión, y la segunda, la cinemática de la partícula en dos dimensiones, la primera de ellas tiene como objetivos generales:

1. Determinar y analizar las ecuaciones del movimiento de partículas que se mueven en una dimensión.
2. Realizar gráficos donde se encuentren presentes variables físicas.
3. Determinar la relación funcional entre dos variables físicas (Velocidad-Tiempo, Posición-Tiempo, Aceleración-Tiempo).
4. Interpretar el significado físico de las contantes obtenidas de las relaciones funcionales estudiadas.

En tanto la segunda, la cinemática de la partícula en dos dimensiones, tiene como objetivos generales de su estudio:

1. Determinar y analizar las ecuaciones del movimiento de partículas que se mueven en un plano, es decir, en dos dimensiones.
2.  Determinar la relación funcional entre dos variables físicas (Velocidad-Tiempo, Posición-Tiempo, Aceleración-Tiempo).
3. Interpretar el significado físico de las contantes obtenidas de las relaciones funcionales estudiadas.
4. Determinar la ecuación trayectoria de la partícula.

Objetivos

Los objetivos de esta experiencia de laboratorio se pueden dividir en dos grupos, los que fueron planteados para el primer trabajo en el plano inclinado con el carro y el segundo, donde se trabajó con el proyectil, el disparador y el bombín.

En nuestro primer experimento los objetivos planteados fueron:

1. Estudiar el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado de una partícula en un Plano Inclinado.
2. Medir las magnitudes físicas asociadas al movimiento.
3. Deducir la ecuación itineraria de un cuerpo que se desplaza con este tipo de movimiento.
4. Analizar y determinar la relación entre las variables físicas estudiadas en estas ecuaciones.

Mientras que en el segundo trabajo experimental realizado los objetivos que se intentaron cumplir fueron:

1. Determinar la velocidad inicial y la rapidez inicial del proyectil disparado.
2. Escribir las ecuaciones paramétricas del movimiento registrado, es decir, x (t) e y (t).
3. Determinar la ecuación trayectoria del movimiento parabólico experimentado por el proyectil que se disparó.

Procedimiento experimental actividad 1

Para realizar la actividad, en donde se estudió el movimiento rectilíneo uniforme acelerado experimentalmente de un carro sobre un riel inclinado con un ángulo de inclinación de 3,574° y que se determinó su velocidad y su aceleración en un tiempo determinado, se utilizaron los siguientes materiales para armar el montaje de esta actividad:

• 1 interfase LabQuest mini
• 1 sensor de movimiento
• 1 riel
• 1 carro con disparador
• Soporte universal

Para empezar la actividad se le colocó al riel una plataforma en uno de sus extremos con el fin de dejarlo inclinado con un ángulo determinado, luego en el extremo más alto del riel respecto a la superficie de la mesa del laboratorio, se dispuso el sensor de movimiento puesto con anterioridad en un soporte universal a una distancia pequeña del riel para que así este pudiera registrar la velocidad y la aceleración que tendría el carro durante la experiencia, teniendo ubicado el sensor, se calibro en “cero” y se conectó a su vez con la interfase LabQuest mini que estaba conectada al computador en donde gracias al programa logger Pro  se desplegó un gráfico posición-tiempo y uno velocidad- tiempo además de una tabla de datos que registraría los valores del tiempo , posición , velocidad y aceleración del carro, los cuales más adelante se mostraran respectivamente, cabe destacar que en el extremo inferior del riel se colocó una especie de barrera para evitar que el carro saliera de éste cuando viniera de arriba hacia abajo. A continuación se muestra el montaje:

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Una vez armado el montaje de la experiencia mostrado en las imágenes de arriba, se procedió a realizarla de la siguiente manera; se colocó el carro con disparador sobre el riel en su parte inferior y de forma coordinada se le dio un empuje a este (hacia arriba) y se procedió en el computador a la misma vez a encender el sensor de movimiento para que registrara los valores del tiempo, posición, velocidad y aceleración del carro durante su recorrido en el riel (cuando iba hacia arriba y luego hacia abajo) para que  el programa logger Pro registrara dichos valores en una tabla de datos y a su vez hiciera un gráfico posición-tiempo y uno velocidad-tiempo. Finalmente cabe mencionar que cuando el carro descendía y se aproximaba a la barrera se frenó levemente con una de nuestras manos para evitar que chocara violentamente con dicha barrera.

Ya teniendo los gráficos y por consiguiente los valores del tiempo, posición, velocidad y aceleración del carro, se procedió a ajustar el grafico en el mismo programa quien además entrego la relación funcional de cada grafico respectivamente y el valor de sus constantes. A continuación se muestran ambos gráficos con su respectiva tabla:[pic 8]

De estos dos gráficos, se escogió el primero que es de Posición-tiempo y se consideró el tramo en que el carro iba subiendo el riel, se registró en una tabla posición-tiempo los valores y se rectificó dicho tramo del gráfico. A continuación se muestra la tabla de valores de dicho tramo (cuando el carro iba subiendo el riel) y al final del informe se anexo el grafico sin rectificar y rectificado con su respectiva tabla de valores, relación funcional, el valor de la pendiente y del coeficiente de posición.

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