Reporte Física

OBJETIVOS GENERALES:

Verificar el modelo matemático de la velocidad uniforme.

Determinar el valor de la velocidad instantánea en un punto determinado con ayuda de un riel de aire y un carro de aluminio.

Concluir la aceleración de la gravedad, bajo la cual se efectuó la experimentación de la práctica presentada, considerando un margen de error máximo de 5%.

Encontrar la relación entre el desplazamiento y tiempo cuando el carro de aluminio se mueve sobre el riel, cuando éste se encuentra inclinado.

OBJETIVOS PARTICULARES:

Aplicar el método gráfico para la elaboración de gráficas apropiadas que bosquejen de forma correcta los valores experimentales.

Lograr condiciones ideales de cero fricción para el riel de aire y el carro de aluminio.

Aprender el manejo apropiado para el riel de aire y sus diferentes componentes.

Aplicar el método de Galileo para determinar el valor de la gravedad en el laboratorio.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de partículas y de cuerpos rígidos, a diferencia de la dinámica, la cinemática se encarga de las causas que producen dichos movimientos. Considerando como fundamental la relación entre la velocidad, la aceleración de una partícula y cuerpos en movimiento. (Jorge Solar González)

Dentro del campo de estudio del movimiento se encuentra el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado, éste es el tipo de movimiento que realizan puntos que se mueven con una aceleración constante. Con el cual se fundamenta la práctica aquí presentada.

El movimiento rectilíneo de una partícula, es decir; en línea recta, es un movimiento en una dimensión y se puede describir al emplear sólo la notación escalar. Para especificar la posición de la partícula en el espacio, se requiere establecer una sol a coordenada rectilínea con origen y sentido de la dirección adecuados. (Robert W. Soutas, 2009)

Como siempre, el sistema coordenado lo establece la persona que está analizando el problema, y por lo tanto; no hay un sistema coordenado correcto o equivocado. Sin embargo, la elección puede facilitar los detalles matemáticos de la solución en muchos casos, en otros; puede ayudar a la interpretación física de los resultados. Una explicación detallada de la selección de las coordenadas se dará en casos que simplifican el análisis matemático o la interpretación física.

En la figura 1 se muestra un ejemplo donde 0 es considerado el punto de origen del sistema de referencia y el movimiento comienza desde un punto en X y continúa hasta otro punto final.

Figura 1. Movimiento de un carro, que será tomada como una partícula, donde el punto de referencia el sistema es la intersección de los ejes X y Y, punto 0.

La posición de la partícula está dada por la coordenada del desplazamiento de la misma desde el origen. Si este desplazamiento se escribe como un vector de posición para la partícula, se tendría la forma:

r=xi ̂

Donde i ̂ es un vector unitario en la dirección x. en este caso no se necesita la notación vectorial, pero se mostrará para facilitar la transición al movimiento en dos y tres dimensiones. Al establecer el sistema coordenado mostrado, se especifica la posición de la partícula con respecto al origen del sistema coordenado. En la posición que se muestra en la figura 1, la partícula está a una cierta distancia del origen en dirección positiva. Obsérvese que el sentido de la dirección en el sistema coordenado se ha elegido positiva a la derecha y negativa a la izquierda. La designación de unidades depende de la elección del sistema de medidas.

Ahora suponga que existe un cambio específico en la posición durante un intervalo de tiempo en particular, por ejemplo; suponga que en tiempo t1 la partícula está en la posición x1, y en el tiempo t2, la partícula está en la posición x2.

El cambio de la posición se denota como ∆x y es:

∆x= x2-x1

Es importante observar que ∆x no depende de la ubicación del origen del sistema coordenado, ya que el mismo valor de ∆x se podría obtener en un sistema coordenado diferente.

Así mismo, el intervalo de tiempo entre las dos observaciones se denota como ∆t y es:

∆t=t2-t1

Ahora la velocidad promedio, o razón de cambio de la posición, durante este periodo de tiempo se define como:

v=Δx/Δt

(Robert W. Soutas, 2009)

Movimiento rectilíneo uniforme:

El Movimiento Rectilíneo Uniforme es una trayectoria recta, su velocidad es constante y su aceleración es nula.

Un movimiento es rectilíneo cuando el móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula.

La distancia recorrida se calcula multiplicando la magnitud de la velocidad o rapidez por el tiempo transcurrido. Esta relación también es aplicable si la trayectoria no es rectilínea, con tal que la rapidez o módulo de la velocidad sea constante.

Por lo tanto el movimiento puede considerarse en dos sentidos; una velocidad negativa representa un movimiento en dirección contraria al sentido que convencionalmente hayamos adoptado como positivo.

De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partícula permanece en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre el cuerpo, dado que las fuerzas actuales están en equilibrio, por lo cual su estado es de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme. Esta es una situación ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partículas, por lo que en el

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