Movimiento Horizontal Bajo La Acción De Una Fuerza Constante

Practica 5: Movimiento Horizontal Bajo la Acción de una Fuerza Constante

Secuencia: 1IM24

Profesor: Álvarez González Enrique

Materia: Mecánica Clásica (Laboratorio)

Movimiento Horizontal Bajo la Acción de una Fuerza Constante

Objetivo:

Determinar la magnitud de la Aceleración de un móvil.

Comprobar que la aceleración de un móvil, bajo la acción de una fuerza neta constante, es inversamente proporcional a su masa.

Introducción teórica:

El movimiento horizontal se refiere al movimiento de un cuerpo en un plano horizontal. Este movimiento puede ser unidimensional o bidimensional. El movimiento unidimensional describe el movimiento hacia adelante y hacia atrás de un cuerpo, mientras que el movimiento en dos dimensiones incluye el movimiento lateral. El movimiento de una partícula se puede definir en términos de cinemática o dinámica. La cinemática describe el movimiento sin ninguna referencia a las fuerzas; la dinámica describe el movimiento en términos de estas fuerzas.

Suponga una situación en la cual se está jalando un móvil que se encuentra sobre una superficie horizontal (Fig.1a). Cuando se ejerce una fuerza horizontal F, el cuerpo se mueve con cierta aceleración a; si se aplica una fuerza doble, la aceleración se duplica. De igual forma, si la fuerza aplicada se incrementa a 3F, la aceleración se triplica, y así sucesivamente.

De estas observaciones, se puede concluir que “la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él”.

Por otro lado, si aplicamos la misma fuerza F, pero duplicamos la masa de móvil, se producirá una aceleración de a/2 (Fig.1b). Si triplicamos la masa, la fuerza ahora producirá una aceleración de a/3, y así sucesivamente.

La Segunda Ley de Newton, en resumen de estas observaciones, establece que: “La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre el e inversamente proporcional a su masa”

Equipo y Material Utilizado:

Riel de Colchón de Aire

Compresor de Aire

Deslizador Amarillo con Acrílico

Cinta Registradora

Generador de Descargas Eléctricas

Cinta Magnética

Gancho de Pesas y una pesa de 50g con ranura

Procedimiento Seguido:

Considere el dispositivo formado por un riel de colchón de aire en posición horizontal de un deslizador que pueda desplazarse a lo largo de todo el riel.

Formule una hipótesis referente al tipo de movimiento que desarrolla el deslizador. Por ejemplo puede seleccionar alguna de las hipótesis siguientes:

“El deslizador se mueve con velocidad constante”.

“El deslizador tiene desplazamientos iguales en tiempos iguales”.

“El deslizador se mueve con aceleración constante”.

Desarrolle el proceso de Experimentación en sus siete pasos para verificar la hipótesis planteada, mediante el orden siguiente:

1°Considere las cantidades físicas directas del fenómeno: Desplazamiento del deslizador sobre el riel y el tiempo.

2° Considere al tiempo como la cantidad física independiente (X). Y como cantidad física dependiente (Y) al desplazamiento del deslizador. Verifique el buen funcionamiento del generador de descargas. Y mida las masas de deslizador y del bloque que se coloca verticalmente.

3°Reproduzca el fenómeno registrado las posiciones en la cinta registradora. El registro de posiciones debe ser desde que el deslizador inicia su movimiento. Anote sus mediciones en la tabla.

4° Construya la gráfica de dispersión.

5° Aplique la Interpretación analítica para obtener los parámetros de la línea de mejor ajuste. Grafique la línea de mejor ajuste sobre la gráfica de dispersión.

6° Calcule el coeficiente de determinación y en caso que sea posible, determine la Ley Física y continúe con el inciso siguiente. En caso en que no sea posible definir la Ley Física continúe con el inciso 8°.

7° Verifique la validez o falsedad de la hipótesis planteada y termine el proceso

8° Copie los datos de la primera tabla a una segunda tabla en el que se demostró que no existe una relación lineal entre las cantidades (t, D) Calcule los valores Z=D/t y anótelos en la segunda tabla.

9° Construya la gráfica de dispersión para las cantidades t en el eje de las abscisas y Z en el eje de las ordenadas.

10° Determine la línea de mejor ajuste utilizando la interpretación analítica, denótela como: Z=m**t+b**

11° Calcule el coeficiente de determinación utilizando la expresión 3.1 y verifique que si se cumple el criterio de aceptación 3.1 para determinar la Ley Física.

12° Efectué la caracterización del fenómeno para determinar la posición inicial de movimiento (D0), la velocidad inicial de la partícula (V0) y las expresiones de la velocidad y la aceleración de la partícula.

13° Determine el error en el experimento utilizando como valor teórico la aceleración del movimiento ideal de un móvil, que se desliza sin fricción sobre un plano horizontal bajo la acción de la tensión proporcionada por una cuerda sujeta a él, y el otro extremo se sujeta a otro bloque de masa m que cuelga en posición vertical y como valor experimental la aceleración calculada anteriormente.

Datos:

m1= 260g m2= 30g

X Y X^2 Y^2 XY

t(s) d(m) 〖(t)〗^2 〖(m)〗^2 (t.d)

0.2 0.019 0.04 0.000361 0.0038

0.4 0.061 0.16 0.003721 0.0244

0.6 0.133 0.36 0.017689 0.0798

...