MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME ACELERADO.Laboratorio de Física mecánica Grupo: 1

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME ACELERADO.

Ana Gamarra, José Montero, Jesús Ortega, Yoni sarmiento.

Ingeniería civil

Laboratorio de Física mecánica Grupo: 1

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Resumen

En el  presente trabajo se calculó la gravedad, empleando las fórmulas pertinentes para ello; se tomó como referencia un objeto que experimentaba un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado que se desplazaba sobre una superficie inclinada con un ángulo de 3,82° y una longitud de 180 cm.

Palabras claves

movimiento rectilíneo uniforme acelerado, gravedad

Abstract

In this paper the gravity was calculated using the formulas relevant to it; was taken as reference an object undergoing a uniformly accelerated rectilinear motion moved on an inclined at an angle of 3.82 ° and a length of 180 cm surface.

Keywords

uniform accelerated rectilinear motion, gravity

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1.  Introducción

   El trabajo quiere corroborar lo hecho en el laboratorio por el grupo de estudiantes, y en modo de actividad el informe pretende comprobar la exactitud de los cálculos y medidas tomados por los estudiantes dentro del laboratorio.

   La realización satisfactoria de la actividad ayudará a afianzar los conocimientos adquiridos sobre la materia.

2.  Fundamentos Teóricos

2.1 Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.

   El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, es el movimiento que de trayectoria rectilínea y velocidad variable, con aceleración constante (uniformemente acelerado). Si la velocidad aumenta a lo largo del tiempo, la aceleración se considera positiva. Si la velocidad disminuye a lo largo  del tiempo, la aceleración se considera negativa y se considera movimiento desacelerado o de frenado.

Ecuaciones del (M.R.U.A)

Ecuación #1

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Dónde:

ax= aceleración

g= gravedad

Ecuación #2

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Dónde:

x= distancia

t= tiempo

Ecuación #3

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Dónde:

h= altura

l= longitud total

Para obtener  la gravedad lo hacemos efectuando una sustitución de la 2 ecuación en la 1

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Sustituyendo tenemos que:

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Y despejando nos queda:

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emitida por unidad de superficie del cuerpo negro) es proporcional a la cuarta potencia de T

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donde [pic 12]es llamada constante de Stefan-Boltzmann, una constante universal de valor [pic 13]

2.2 Ley del desplazamiento de Wien.

   La radiación no es emitida con igual intensidad en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, sino que es máxima para una longitud de onda [pic 14] tal que

                [pic 15]

Siendo:

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Otra constante universal. Consideremos una cavidad cuyas paredes están a una cierta temperatura. Los átomos que componen las paredes están emitiendo radiación electromagnética y al mismo tiempo absorben la radiación emitida por otros átomos de las paredes. Cuando la radiación encerrada dentro de la cavidad alcanza el equilibrio con los átomos de las paredes, la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo es igual a la que absorben. En consecuencia, la densidad de energía del campo electromagnético existente en la cavidad es constante.

   A cada frecuencia corresponde una densidad de energía que depende solamente de la temperatura de las paredes y es independiente del material del que están hechas.

    Según la teoría clásica, la caja o cuerpo negro se llena con ondas electromagnéticas estacionarias y si las paredes son metálicas, la radiación se refleja de una pared a otra con un nodo del campo eléctrico en cada pared. Cada onda Individual contribuye una energía de [pic 17] a la radiación en el cuerpo negro esta en equilibrio térmico con las paredes a una temperatura T. Estos resultados se resumen en la Ley de Rayleigh – Jeans.

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Donde I es la Intensidad Radiante, [pic 19] la frecuencia T la temperatura y c la velocidad de la Luz, k constante Boltzmann  los resultados experimentales se comparan con los de la Ley a frecuencias bajas, sin embargo, para frecuencias muy altas la Ley de Rayleigh – Jeans fracasa notablemente a lo que se le llamó la catástrofe Ultravioleta.

   A finales del siglo XIX, Max Planck sugirió que si la radiación dentro de la cavidad esta en equilibrio con los átomos de las paredes, debía haber una correspondencia entre la distribución de energía de la radiación y las energías de los átomos en la cavidad  y además sugirió que cada oscilador (átomo) puede absorber o emitir energía de radiación en una cantidad proporcional a su frecuencia v. Esta condición no se exige en la teoría del electromagnetismo, la cual permite una emisión o absorción continua de energía.

Si E es la energía absorbida o emitida en un solo proceso de interacción entre el átomo y la radiación electromagnética.

[pic 20]          n = 1,2,3,……

Donde h es una constante de proporcionalidad, llamada la constante de Planck cuyo valor es:    

         [pic 21]

Según esto un átomo oscilante solo podía absorber o emitir energía en paquetes discretos (llamados cuantos), si la energía de los cuantos fuese proporcional a la frecuencia de la radiación, entonces, cuando las frecuencias se volvieran grandes, la energía se haría grande. De este modo resolvió la catástrofe Ultravioleta.

   Después de ciertas consideraciones, Planck obtuvo para la densidad de energía en la radiación de cuerpo negro;

        [pic 22]

Donde  k = constante de Boltzmann. Esta expresión que se corresponde sorprendentemente con los resultados experimentales a diversas Temperaturas, se denomina Ley de Radiación de Planck.

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3.  Desarrollo experimental

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Figura 1. Imagen del vernier o pie de rey, instrumento que utilizamos para la medición del objeto durante la experiencia de laboratorio.

   Con una previa explicación de cómo se utiliza el pie de rey, procedimos a hacer las mediciones correspondientes del objeto de referencia, el cuál fue un cilindro metálico. Cada integrante del grupo tomó medidas por sí mismo, de él tomamos la medida de su altura y diámetro, éstas son medidas directas y posteriormente se procedió al cálculo de las medidas indirectas.

4. Datos obtenidos del laboratorio.

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Tabla 1. Voltajes de frenado medidos, obtenidos de la celda fotoeléctrica de Potasio (K)

4.  Cálculos y análisis  de resultados

En la gráfica 1 se muestra la curva Voltaje de frenado contra frecuencia. Como la relación funcional entre Voltaje de frenado (V)  y la frecuencia  (f) está dada por la ecuación:

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Por lo que la pendiente de esta gráfica está dada por:

        [pic 32]

Y finalmente:

 [pic 33]

De acuerdo al método de los mínimos cuadrados, la pendiente de la línea recta obtenida y del punto b de intersección están dados por las expresiones:

...