Informe De Velocidad Media E Instantanea UPB

Introducción:

La mecánica es la más antigua de las ciencias físicas, es el estudio de los movimientos de los cuerpos y cuando describimos el movimiento de los cuerpos nos ocupamos de la cinemática.

Un objeto describe una trayectoria que queda determinada por su posición F donde F es el vector posición del móvil en el instante de tiempo t para comprobar experimentalmente que a partir de la velocidad media se puede encontrar la velocidad instantánea, teniendo en cuenta que la velocidad media en una partícula es la rapidez con la que cambia de posición al transcurrir el tiempo. La posición de una partícula en un cierto marco de referencia está dada por un vector de posición trazada desde el origen de dicho marco a la partícula y la velocidad instantánea en la cual una partícula que se está moviendo de tal manera que su velocidad media medida en un gran número de intervalos de tiempos diferentes no resulta constante. Se dice que la partícula se mueve con velocidad variable, comprobando de esta manera la relación existente entre ambas velocidades.

Objetivos:

Objetivo general:

Comprobar experimentalmente que a partir de la velocidad media se puede obtener la velocidad instantánea.

Objetivos específicos:

Comprobar la relación que existe entre la velocidad media y la velocidad instantánea para un movimiento uniformemente acelerado.

Medir el valor de una aceleración instantánea.

Aplicar los conceptos de cálculo de error.

Interpretar físicamente el comportamiento de la velocidad en función del tiempo.

Metodología:

Se inclino de aire a cierto ángulo.

Se hizo que el objeto se moviera por el riel de aire

Se calculo el movimiento del objeto en tiempo y distancias distintas

Se calculo los tiempos promedios para cada distancia

Se calculo la velocidad instantánea de forma experimental.

Los materiales que se utilizaron fueron:

Sistema carril de aire: Riel, deslizador, fuente para suministro de aire y parachoques.

Registrador de tiempo y velocidad: Foto-celdas y “Smart-timer.”

Lamina obturadora.

Bloque de madera.

Resultados:

Angulo de inclinación:

D= 2m = 200cm

H=5.8 cm

sin⁡θ=H/D

sin^(-1)⁡〖5.8/200〗=1.66

Velocidad media:

X0= 191.5 cm X1= 90cm T1 T2 T3 T4 T5 Tpromedio

Distancia entre Foto-celdas [cm]

D1= 160 cm 2.5567s 2.5410s 2.5435s 2.5430s 2.5397s 2.54478s

D2= 140 cm 2.1171s 2.1187s 2.1191s 2.1230s 2.1212s 2.11982s

D3 = 100 cm 1.4096s 1.4066s 1.4083s 1.4081s 1.4083s 1.40818s

D4= 90 cm 1.2535s 1.2528s 1.2543s 1.2536s 1.2533s 1.2535s

D5 = 70 cm 0.9694s 0.9870s 0.9741s 0.9688s 0.9638s 0.97262s

D6 = 60 cm 0.7401s 0.7404s 0.7399s 0.7400s 0.7401s 0.7401s

D7= 50 cm 0.6911s 0.6892s 0.6893s 0.6890s 0.6891s 0.68954s

D8 = 40 cm 0.5579s 0.5581s 0.5580s 0.5687s 0.5588s 0.5603s

D9= 20 cm 0.2761s 0.2759s 0.2756s 0.2757s 0.2757s 0.2758s

D10= 10 cm 0.1444s 0.1443s 0.1442s 0.1441s 0.1443s 0.14426s

Velocidad instantánea:

Vins1 Vins2 Vins3 Vins4 Vins5 Vprom[cm/s]

14.7 cm/s 14.7 cm/s 14.7 cm/s 14.7 cm/s 14.6cm/s 14.68 cm/s

5. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS

a) Complete la siguiente información:

Instrumento de medida de ángulo= Cinta Métrica Precisión= 0.05

Instrumento de medida de tiempo= Smart Timer Precisión=0.00005

Instrumento de medida de longitud= Cinta Métrica Precisión= 0.05

B) Con la información registrada en la tabla 1 y con ayuda de la ecuación de velocidad media en función del tiempo : 〖Velocidad〗_Media=D/t_prom y de velocidad media en función de la distancia: V_Media=√a/2[√(2X_1-D)+√(2X_1+D)], donde A=√(2X_1-D) y B=√(2X_1+D); complete la tabla de datos 3.

TABLA 3

Velocidad

Media A B C=A+B T promedio

Distancia entre Foto-celdas [cm]

D1 = 160 cm 62.87 2√5 2√85 22.91 2.54478s

D2 = 140 cm 66.04 2√10 8√5 24.21 2.11982s

D3 = 100 cm 71.01 4√5 2√70 25.68 1.40818s

D4 = 90 cm 71.79 3√10 3√30 25.92 1.2535s

D5 = 70 cm 71.97 √110 5√10 26.29 0.97262s

D6 = 60 cm 81.07 2√30 4√15 26.45 0.7401s

D7 = 50 cm 72.51 √130 √230 26.57 0.68954s

D8 = 40 cm 71.39 2√35 2√55 26.66 0.5603s

D9 = 20 cm 72.52 4√10 10√2 26.79 0.2758s

D10 = 10 cm 69.31 √170 √190 26.82 0.14426s

D) Encuentre el valor teorico de la velocidad instantánea con ayuda de la ecuación:

Vo=0

D= 191.5 cm

g= 9.77 m/s ² = 977 cm/s ²

a=gsin(θ)→a=(977cm/s²) sin⁡(1.66°)→a=28.3cm/s²

v²=2aD,donde,a= gsen(θ)

V=√(2(28.3)(191.5))

V=104.1 cm/s

F) Qué relación existe en la intersección de Y de la grafica, y la velocidad instantánea del deslizador al pasar por el punto medio.

Es punto máximo de velocidad instantánea. Ahí es cuando se calculo en el movimiento.

G) ¿Cuál de las velocidades media que se obtuvieron piensa que se aproxima más a la velocidad instantánea del deslizador al pasar por el punto X1? Estas tres velocidades son las que más se acerca.

D_1=160 cm 62.87 cm/s

D_2=140 cm 66.04 cm/s

D_10=10 cm 69.31 cm/s

H) Compare el resultado de la velocidad instantánea promedio reportado en la tabla 2, con los obtenidos en los ítems D y E.

Velocidad instantánea experimentalmente:

%Error=((104.1-14.68))/104.1*100

%error=85.8%

Velocidad instantánea respecto a la grafica:

%Error= (104.1-73.82)/104.1*100

%error=29%

¿Qué factores (Precisión de cronometrado, objeto, liberación del objeto, tipo de movimiento) pueden influir en los resultados? Razone como influye cada factor en los resultados.

•Precisión de cronometrado: Este factor puede influir en los diferentes resultados debido a que, los reflejos del ser humano no son tan rápidos, como los de un cronometro activado por una maquina, por esta razón siempre existe resultados variados y un cierto margen de error.

•Objeto: Este factor puede influir en los resultados, debido a que al pasar el tiempo, y diferentes experimentos, el objeto va sufriendo un desgaste progresivo, el cual se puede ver reflejado al obtener resultados.

•Liberación del objeto: Este factor puede influir en los resultados, debido a que los reflejos del ser humano no son exactos, por ejemplo el ser humano puede liberar el objeto, un poco antes o un poco después de que se ponga en funcionamiento el cronometro.

•Tipo de movimiento: Este factor en este caso no influye, debido a que siempre está sometido al mismo movimiento.

¿Hay algún método para medir la velocidad instantánea directamente o debe obtenerse siempre derivándose de las medidas de las velocidades medias?

En el experimento de laboratorio pudimos notar que por medio de la tecnología se podía obtener la velocidad instantánea directamente, mucho más fácil y más preciso, un ejemplo de esto es el Smart Timer que usamos en el laboratorio. Matemáticamente derivando las velocidades medias es la única forma de obtener la velocidad instantánea.

Inconvenientes:

En práctica no se presento ningún tipo de inconveniente el cual dificultara el desarrollo de esta misma.

Conclusiones:

* Obtuvimos que a medida que el ángulo del carriel de aire con respecto a la horizontal es más pequeño, la velocidad del deslizador también disminuye porque no hay una pendiente que lo impulse y lo haga ir más rápido.

*Hallamos la velocidad instantánea teórica por medio de la formula v²=v²₀+2aD, y la comparamos con la experimental por medio de los conceptos de cálculo de error, nos dio un error de 38.1, un error un poco alto pero no fuera de lo normal.

* Logramos aprender acerca de la relación que existe entre la velocidad promedio y la instantánea, porque a partir de la primera se deduce la segunda.

Bibliografia:

•Resnick, R. Halliday, D y Krane K. (2000). Física Vol. I, Cuarta Edición. Compañía Editorial continental. S.A: México. • http://eso4fyq.cellavinaria.org/temas/los-movimientos/velocidad

• http://www.fis.puc.cl/~jmejia/docencia/Dir_fis101m/Dir_clases/fis101m_02.pdf

Bibliografía:

http://www.slideshare.net/luxeto/fisica-serway-6ta-edicin

http://deymerg.files.wordpress.com/2013/07/fc3adsica-para-ciencia-e-ingenierc3ada_-serway-7ed-vol1.pdf

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