Sunday, 26 March 2017
Práctica: Movimiento rectilíneo uniforme

Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado 

Objetivos generales: 

  •    Familiarizar al estudiante con los conceptos del movimiento uniformemente acelerado.
  •    Enseñar el uso  de tecnología moderna en la aplicación científica.
  •    Aprender técnicas  matemáticas para deducir una ecuación empírica.
 

Objetivos Específicos: 

  •    Determinar el tipo de curvas asociadas al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA).
  •    Mostrar que la tendencia de los datos de velocidad en función del tiempo para un movimiento “MRUA” es lineal.
  •    Observar que el comportamiento de los datos de posición al transcurrir el tiempo, describen un curva parabólica, tal y como lo predice la teoría.
  •     Identificar fuentes de error que pueden presentarse en un experimento de cinemática.
 

Guía para el marco teórico.

 

            Buscar información referente a los siguientes términos:

   Ecuación de parábola, definición de concavidad y tendencia de crecimiento de la misma.

  • Relación lineal entre dos variables.
  •  Porcentaje de error de una medida.
  •  Para un movimiento  uniformemente acelerado, definir velocidad y aceleración.  Indique las ecuaciones respectivas. Aplique las ecuaciones base al caso del objeto que parte desde la posición cero en el tiempo inicial  igual a cero.
  • Investigue cual es la ecuación para determinar la aceleración esperada para el experimento actual (dinámica).
 
 

Equipo y materiales.

 
 

Prensa de mesa

1

Prensa mordaza

1

Calibrador (pie de rey o vernier)

1

Prensa nuez grande

1

Varilla de 1300 mm

1
Cuerda
1
Metro
1

Interfaz para toma de  datos

1
Transportador
1

Fotosensor con cronómetro

1    Calculadora científica

Procedimiento:
 
  • Pese la masa colgante y el carrito que se deslizará sobre el riel de aire.  Anote dichos valores en la bitácora.
  • Verifique que el equipo esté armado como se muestra en la siguiente figura.
 
 

 
 
  • Conecte la primera foto-compuerta cerca del punto de salida del móvil, tal que al realizar el mínimo movimiento corte el haz de luz de la misma. Esta foto-compuerta debe estar conectada a la interfaz en el canal 1.
  • Coloque la segunda foto-compuerta a una distancia de 30 cm de la anterior.
  • Llame el programa de DataStudio presionando sobre el ícono que se encuentra en el escritorio. Seleccione crear nueva actividad.
  • De la ventana de sensores seleccione el símbolo de foto-compuerta y arrástrela al canal uno de la figura que representa a la interface. Realice el mismo proceso para anexar otra foto-compuerta y colóquela en el canal 2.
  • El carrito se colocará en la esquina cerca de la bobina amarilla, la cual posee un campo magnético generado por una corriente que lo sostendrá.
  • Configure las dos foto-compuertas haciendo doble clic sobre su símbolo y en propiedades indique que solo dé el valor tiempo de la foto-compuerta.
  • Presione el interruptor (botón rojo) un instante después de que se haya presionado el botón inicio de la interfaz del DataStudio.
  •  Una vez que llegue el carrito a pasar la segunda foto-compuerta presione “detener” en la interfaz gráfica. Anote en la bitácora el valor de tiempo calculado mediante la resta de los valores de tiempo de ambas foto-compuertas. Repetir 3 veces dicha medición. Calcule su valor promedio y desviación estándar. Anote también el valor de la distancia entre las foto-compuertas.
  • Repetir el proceso de medición de tiempos para las distancias 50cm. 60cm, 70, cm, 75 cm, 80 cm, 85 cm,  90 cm,  95 cm y 100 cm .
  •  Cierre el programa DataStudio y abra el programa “MRUA”.
  • Al iniciar el programa “MRUA”  este le solicitará indicar los valores de la masa colgante y del carrito, no olvide indicar su incertidumbre. Estos valores  están anotados en su bitácora.
  •  Seleccione la opción “Calcular velocidad”. Una vez seleccionada aparecerá una tabla que debe ser llenada y posteriormente copiada en la bitácora. Llene la información que se le solicita en la región derecha de la pantalla. En esta, aparecen unas instrucciones que le indicará que usted deberá realizar unos gráficos, uno de posición vrs t, y otro de velocidad vrs t, para ello puede ayudarse con gnuplot. Además le solicitará realizar un análisis de la forma de la curva de cada gráfica.  También deberá realizar el cálculo de la pendiente de la recta que tiende a formarse en la gráfica velocidad vrs tiempo. Anexe todo esto a la bitácora. Los gráficos generados deben luego realizarse a mano en la bitácora.
  •  Seleccione la opción “Calcular aceleración”. Una vez seleccionada la opción aparecerá una tabla que debe ser llenada y posteriormente copiada en la bitácora. Llene la información solicitada en la región derecha de la pantalla y anexe todo lo realizado en la bitácora.
 
 

Guía para el análisis.

 

            Tome en cuenta las anotaciones que realizó en su bitácora.  Analice:

  •    Comportamiento de la curva posición contra tiempo experimental y compararla con la que predecía la teoría. Puede apoyarse con gnuplot para realizar una gráfica donde aparezca la curva experimental y la teórica.
  •   Comportamiento de la curva velocidad contra tiempo, experimental y compararla con la que predecía la teoría. Puede apoyarse con gnuplot para realizar una gráfica donde aparezca la curva experimental y la teórica.
  • Analice que tan dispersos se encuentran los valores de aceleración obtenidos experimentalmente.


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