4. Movimiento Rectilíneo Uniforme

4.1 Objetivos4.1.1 General

Caracterizar el tipo de comportamiento cinemático de una burbuja en el seno de un fluido.

4.1.2 EspecíficosReconocer el concepto de movimiento, como la variación de posición de un objeto en eltiempo.Establecer relaciones gráficas entre variables cinemáticas.Determinar de manera indirecta la velocidad para un móvil cuya trayectoria es rectilínea.

4.2 Referentes Conceptuales y Marco TeóricoUn movimiento es rectilíneo cuando el cuerpo u objeto que se mueve, describe una trayectoria recta.Si, adicionalmente la velocidad es constante, es decir; la magnitud y dirección del vector Velocidadno cambia en la medida que avanza el tiempo. Se puede afirmar entonces que el objeto se encuentraen un movimiento rectilíneo de velocidad constante y es conocido como el estado de movimientomas simple que un cuerpo pueda tener. El desplazamiento del cuerpo para un tiempo especifico sepuede calcular por medio de la ecuación 3.

∆~r =~vt (4.1)

Donde ∆~(r) es el desplazamiento,~(v) la velocidad del móvil, y t el intervalo de tiempo en el queocurre el desplazamiento del cuerpo. Es frecuente encontrar que algunos fenómenos físicos presenteneste tipo movimiento. Por ejemplo: La luz se mueve en línea recta con una velocidad constante de300000000 m/s. Un proyectil (bala ó munición), al ir tan rápido, tienen una trayectoria bastante

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recta (siempre se desvían hacia el suelo pero si la distancia es corta, dicha desviación es irrelevante),y no disminuyen mucho la velocidad.

4.3 Actividades Previas al Laboratorio

El tubo de Mikola fue inventado por Sandor Mikola, físico y matemático húngaro, dicho experimentoconsistió en medir la velocidad de una burbuja de aire que se desplaza dentro de un tubo lleno deagua dicho tubo deberá estar inclinado con respecto a la horizontal, la burbuja es producida en elextremo inferior del tubo introduciendo aire mediante una aguja, la burbuja comenzara a subir porla columna y muy pronto alcanzara una velocidad uniforme conocida como velocidad terminal,el objetivo de este experimento es determinar para que ángulo de inclinación con la horizontal, avelocidad terminal alcanza su máximo valor.

La importancia de este invento radica en que es una eficaz herramienta desarrollada para el estudiodel Movimiento Rectilíneo Uniforme.

1. Construya el Tubo de Sandor Mikola Usando Una manguera pequeña transparente de 1 cm dediámetro y 100 cm de longitud.

2. Ajuste la manguera a un ángulo recto de aluminio. Y asegure un dispositivo de forma tal quepueda medir el ángulo de inclinación.

3. Asegúrese de conseguir el resultado final que se observa en la figura 4.1.

Figura 4.1: Aspecto Final del Montaje Experimental.

4.4 Materiales

Para la práctica de laboratorio se necesitan los siguientes elementos:1. Una cinta métrica ó regla de 100 cm.2. El tubo de Sandor Mikola construido.

4.5 Procedimiento 39

3. Un Transportador ajustado al ángulo de aluminio.4. Un Cronometro.5. Un portátil por grupo con Microsoft Excel instalado.6. Guía de Laboratorio.

4.5 Procedimiento

1. Proporcione movimiento a la burbuja de aire, colocando el Tubo de Mikola con una inclinaciónde θ = 5 .

2. Mida el Tiempo t en (s)) que demora la burbuja en recorrer DESPLAZAMIENTOS ~∆rde 10,20,30, . . . ,80 cm. IMPORTANTE: PRENDA SU CRONOMETRO CUANDO LABURBUJA PASE POR LA MARCA DE 10 cm en la cinta métrica.

3. Registre los tiempos obtenidos para cada desplazamiento de la burbuja en el cuadro 1.1,no olvide registrar las mediciones de tiempo y desplazamientos con su respectivo errorexperimental.

4. Repita los procedimientos 1, 2 y 3 para diferentes ángulos, Por ejemplo: donde θ sea igual a 5,10, 15, 20, 25, . . . , 90y registre sus datos en el cuadro 1.1 para cada ángulo.

4.6 Análisis Cuantitativo y Cualitativo

1. Realice las gráficas correspondientes a cada movimiento en papel milímetro con los desplaza-mientos y el tiempo correspondiente para cada ángulo. Antes de graficar no olvide identificarlas variables independiente y dependiente.

2. Realice el ajuste que convenga a la gráfica y determine la ecuación de la misma.3. Comparando con el modelo teórico presentado en la ecuación , ¿Qué significa cada parámetro

de la ecuación encontrada?.4. Halle el área bajo la curva de cada una de las gráficas encontradas y compare los resultados.

¿Qué puede afirmar al respecto?.5. Ahora, utilizando los valores de velocidad encontrados para cada caso, realice un gráfico

de barras; donde se ilustre en el eje horizontal el valor de los ángulos y en el eje vertical lamagnitud de las velocidades ¿Qué información puede leer de esta gráfica?.

6. ¿Para que el ángulo de inclinación del Tubo de Mikola la magnitud de la velocidad es máxima?,¿Qué valor aproximado toma la velocidad de la burbuja en ese ángulo? Explica tu respuesta yel razonamiento para llegar a ella.

4.7 Referencias

R Gutiérrez, Carlos (2005). «1». Introducción a la Metodología Experimental (1 edición). Edito-rial Limusa. p. 15. ISBN 968-18-5500-0.

R Tipler, P.A. Física Vol 1. Ed Reverté, México, (1985)

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R Sears, F.- Zemansky, M.Física Universitaria I. Ed Pearson, México (1999)

R Serway, R. Física I para ciencias e ingeniería. Ed Thomson, México (2005)