Evidencia 1 Fisica2

Objetivo:

• Utilizar el simulador “El Hombre Móvil” para simular el movimiento para cuatro casos:

• Velocidad constante positiva
• Velocidad constante negativa
• Aceleración constante positiva
• Aceleración constante negativa

• Obtener gráficas de posición, velocidad y aceleración para cada caso.

Procedimiento:

1. Se utilizó el simulador “El Hombre Móvil” para simular el movimiento para cada caso.
2. Utilizando las ecuaciones de posición, velocidad y aceleración en función de tiempo se encontraron los valores de posición, velocidad y aceleración para cada caso para diferentes instantes de tiempo.
3. Se construyeron tablas y gráficas utilizando esta información.
4. Se comprobó los valores de posición final y velocidad final para cada caso.
5. Se hizo una comparación entre los casos.

Resultados:

Caso: Velocidad constante positiva

Para el caso de movimiento con velocidad constante positiva, se utilizaron los siguientes valores en el simulador:

• Posición inicial: x0=-8 [m]
• Velocidad inicial: v0=4 [m/s]
• Aceleración: a=0 [m/s2]

Las gráficas generadas por el simulador se demuestran en la siguiente figura:

[pic 2]

Posición

Utilizando la ecuación de posición de una partícula en función del tiempo, x=x0+v0t+½at2 y sustituyendo con los previos valores de posición, velocidad y aceleración, se obtuvo la siguiente ecuación: x=-8[m]+4[m/s]t.  Empleando esta ecuación se llenó la siguiente tabla de valores determinando las diferentes posiciones del “monito” durante los primeros 4 segundos:

Utilizando la ecuación y la tabla anterior se construyó la siguiente gráfica de posición:

[pic 3]

Comparando esta gráfica con la del simulador, se puede observar que son idénticas.  Esto es más claro en el punto t=2.0 [s], donde la posición es igual a cero en ambas gráficas.

Velocidad

Utilizando la ecuación de velocidad de una partícula en función de tiempo, v=v0 +at y sustituyendo con los valores de velocidad inicial y aceleración, se obtuvo la siguiente ecuación: v=4 [m/s], ya que la aceleración es igual a cero.  Empleando esta ecuación se llenó la siguiente tabla de valores.  Ya que la velocidad es constante, el valor de la velocidad es la misma para cada instante de tiempo.

Utilizando esta tabla se construyó la siguiente gráfica de la velocidad:

[pic 4]

La gráfica es idéntica a la obtenida con el simulador.  Es una línea horizontal ya que representa un valor constante.

Aceleración

En este caso, ya que la velocidad es constante, la aceleración es igual a cero para cada instante de tiempo, t.  La siguiente tabla contiene esta información.

La siguiente gráfica muestra los datos de la tabla.

[pic 5]

Esta gráfica es idéntica a la obtenida en el simulador.

Comprobando el valor de la velocidad

Para comprobar el valor de la velocidad se obtiene la pendiente m de la línea recta en la gráfica de posición en función del tiempo usando la siguiente relación:

[pic 6]

Identificando los catetos durante los primeros dos segundos de movimiento se obtiene:

[pic 7]

A este resultado se le aplica un signo positivo ya que el movimiento está incrementando y tenemos que m=4, el valor de la velocidad.

Comprobando la posición final

Para comprobar la posición final del hombre móvil se obtiene el área en la gráfica de velocidad en función del tiempo, a través de la relación: x=x0+Área.  El valor del área debajo de la gráfica entre t=0 y t=4 se obtiene multiplicando el valor de la velocidad, v=4 [m/s] por el tiempo transcurrido ∆t=4 [s].  Esto nos da como resultado área=(4)(4)=-16 [m].  Se le añade este valor a la posición inicial, x0=-8 [m] y se obtiene x=-8 [m]+16 [m]=8 [m].  Esto comprueba el valor final obtenido en la tabla de posición y en la gráfica de posición.  

Durante la simulación del hombre móvil, el vector de velocidad se demuestra como una flecha en dirección hacia la derecha, es decir, en la dirección positiva.  Esto se debe a que la velocidad positiva genera un movimiento en la dirección positiva, dado que la aceleración es igual a cero.  La flecha del vector de aceleración no se muestra ya que esta es igual a cero.  El simulador demuestra la magnitud de los vectores velocidad y aceleración, pero como la magnitud de la aceleración es cero, el vector tiene una longitud de cero.

Caso: Velocidad constante negativa

Para el caso de movimiento con velocidad constante negativa, se utilizaron los siguientes valores en el simulador:

• Posición inicial: x0=8 [m]
• Velocidad inicial: v0=-4 [m/s]
• Aceleración: a=0 [m/s2]

Las gráficas generadas por el simulador se demuestran en la siguiente figura:

[pic 8]

Posición

Utilizando la ecuación de posición de una partícula en función del tiempo, x=x0+v0t+½at2 y sustituyendo con los previos valores de posición, velocidad y aceleración, se obtuvo la siguiente ecuación: x=8[m]-4[m/s]t.  Empleando esta ecuación se llenó la siguiente tabla de valores determinando las diferentes posiciones del “monito” durante los primeros 4 segundos:

Utilizando la ecuación y la tabla anterior se construyó la siguiente gráfica de posición:

[pic 9]

Comparando esta gráfica con la del simulador, se puede observar que son idénticas.  Esto es más claro en el punto t=2.0 [s], donde la posición es igual a cero en ambas gráficas.

Velocidad

Utilizando la ecuación de velocidad de una partícula en función de tiempo, v=v0 +at y sustituyendo con los valores de velocidad inicial y aceleración, se obtuvo la siguiente ecuación: v=-4 [m/s], ya que la aceleración es igual a cero.  Empleando esta ecuación se llenó la siguiente tabla de valores.  Ya que la velocidad es constante, el valor de la velocidad es la misma para cada instante de tiempo.

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