Movimiento acelerado en una dimensión

Física Mecánica – Pontificia Universidad Javeriana- Ingeniería Industrial-

Ingeniería de Sistemas

Laboratorio de Física

Movimiento acelerado en una dimensión

Juan Cala – Santiago Flórez – Nicolás Ramírez – Cristian Benítez

Fecha de realización de la práctica: febrero 20-2020

Fecha de entrega del reporte: febrero 26-2020

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Resumen

La práctica “Movimiento acelerado en una dimensión” trabajó conceptos relacionados con diagrama de cuerpo libre, aceleración, fuerzas, vectores y equilibrio; para mediante estos describir matemáticamente la interacción entre dos objetos y sus efectos comparando las  el laboratorio de Física donde se tomaron datos variando las masas tanto en el planeador como en el soporte de masas que caía, tomando los primeros datos con solo dos pesas sobre el planeador y aumentando progresivamente las masas que se deslizaban; por último, sobre el planeador descansaban cuatro pesas, de igual forma como en el anterior se aumentaron progresivamente las masas en el soporte. De la práctica se concluyó que la aceleración tanto teórica como experimental se asemejan en gran cantidad.

Palabras claves: Velocidad, tiempo, tensión, aceleración.

Objetivos

• Describir matemáticamente la interacción entre dos objetos y sus efectos.
• Comparar las aceleraciones encontradas de forma teórica y experimentalmente 
• Deducir experimentalmente la segunda ley de newton.

Marco teórico

Para una mejor comprensión de la práctica es necesario tener claros algunos conceptos como cuerpo libre, segunda ley de newton, entre otros. Se define como diagrama de cuerpo libre a un dibujo o boceto de un objeto de utilidad en el cual se muestran las fuerzas que son aplicadas y transmitidas al objeto, lo anterior se utiliza para aplicar la segunda ley de Newton (Nave M. O., sf) La anterior indica la debida relación proporcional entre la fuerza y  la variación de la cantidad de movimiento de un cuerpo, es decir, la fuerza aplicada es directamente proporcional a la masa y a la aceleración de un cuerpo. Por esto la ecuación que se plantea en esta ley es la siguiente:[pic 1]

 (Anónimo, EcuRed, 2013)[pic 2]

Pero de igual forma cuando el cuerpo mantiene una masa constante, la relación entre la fuerza y la aceleración se forma cuando la fuerza neta externa y se da de la siguiente manera:

[pic 3]

(Nave M. , sf) Por otra parte también se genera una relación entre la fuerza y la masa cuando se da una aceleración constante, pero de esta manera se evidencia que la aceleración está directamente relacionada pues si una de las dos es constante por ende la otra también la será, por tanto, cuando existe una aceleración constante la fuerza también lo será; y de cierto modo la fuerza se aplica como un vector pues no es suficiente definirlo con un solo valor numérico, pues con la misma se logran diferentes aplicaciones y efectos demasiado diferentes. (Anónimo, 2017)Además de eso, la fuerza también se puede descomponer en componentes rectangulares, se debe marcar un sistema de coordenadas tanto positivo como negativo de las componentes rectangulares de la fuerza, luego de eso se descomponen las fuerzas por medio de las funciones trigonométricas, proyectándolas hacia los ejes, luego se suma y se resta para obtener el vector resultante.

Gráficamente se vería de la siguiente forma:

[pic 4]

(Hernandez, 2016)

Desarrollo Experimental

Con el objetivo de describir matemáticamente la interacción entre dos objetos y sus efectos comparando las aceleraciones de forma teórica y experimentalmente, en el laboratorio de Física se llevó a cabo el procedimiento que será descrito a continuación:

Inicialmente, se tomó el error de la balanza digital, el de la regla y el cronómetro, puesto que con estos instrumentos se registraron todos los datos de la práctica, adicionalmente se revisaron las condiciones físicas de los materiales (riel de aire, regla, estación de foto compuerta, planeador, pesas de diferentes masas).

Posteriormente se tomaron las masas de las pesas, tanto de las que iban en el soporte que caía  como las que iban puestas en el planeador, Luego, se colocaron las pesas 1 sobre el planeador (0.297 kg), se midió una distancia de 0.5m entre los sensores y para la masa que caía se realizaron 6 variaciones colocando en diferente orden las pesas, ya con el montaje listo se procedió a encender el riel y a tomar 3 tiempos por cada masa que caía, todo esto se repitió y todos los datos obtenidos se evidencian en las tablas 1.

Para finalizar se dejó limpio y ordenado el espacio de trabajo y los materiales empleados en la práctica fueron entregados a la persona correspondiente.

Tablas de datos

Los datos obtenidos en la práctica se evidencian a continuación:

Tabla 1: Datos obtenidos con la masa del planeador =0.297kg y tiempos pulse.

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