Programa de Ingeniería y Tecnología

EXPERIMENTOS DE LABORATORIO DE

FÍSICA

Prof. Danilo Chong

LABORATORIO DE FÍSICA – Experimento 1

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EXPERIMENTO Nº 1

VELOCIDAD INSTANTÁNEA Y VELOCIDAD PROMEDIO INTRODUCCIÓN

La velocidad promedio de una partícula se define como el cociente entre la distancia total

recorrida y el tiempo total que lleva viajar esa distancia:

La unidad del SI de la rapidez promedio, igual que la velocidad, también es metros por

segundo. Sin embargo, a diferencia de la velocidad promedio, la rapidez promedio no tiene

dirección, por lo tanto no lleva signo algebraico. Conocer la velocidad promedio de una partícula

no brinda ninguna información acerca de los detalles del viaje.

Por ejemplo, suponga que usted tarda 8.0 h al viajar 280 Km. en su automóvil. La rapidez

promedio de su viaje es 35 Km./hr. Sin embargo, es probable que usted haya viajado a diversas

velocidades durante el trayecto, y la rapidez promedio de 35 Km./hr resultaría de un número

infinito de posibles variaciones de rapidez.

La velocidad instantánea es aquella que tiene la partícula en un instante o en un punto de la

trayectoria. Es un vector tangente a la trayectoria en un punto. La rapidez es la magnitud de la

velocidad instantánea. La Velocidad promedio es un valor útil. En este experimento podemos

investigar la relación entre la velocidad instantánea y la velocidad promedio. La velocidad

promedio, puede usarse para deducir la velocidad instantánea.

EQUIPO A UTILIZAR

SUPLIDOR Y CONDUCTO DE AIRE PISTA DE AIRE

Velocidad Promedio =Distancia total Tiempo total

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FOTOCÉLULA DESLIZADOR

SOPORTES

RECOMENDACIONES PARA LA PRÁCTICA Nº 1 1. Buena colocación de las fotocélulas, que deben estar perpendiculares al deslizador.

2. Evitar una mala nivelación de la pista de aire.

3. Presurización de la pista.

4. Apagar el suplidor cuando no se utilice.

5. No permitir que el deslizador golpee el final de la pista.

6. Tener en cuenta la forma de soltar el deslizador.

7. No mover los cronómetros al momento de resetearlos.

8. Tener en cuenta la forma de colocar los cronómetros (ayudarse con el deslizador).

9. Anote bien los datos y verifique con sus compañeros, y repita el procedimiento de ser

necesario, para que estos sea los más precisos posibles.

10. Realice el experimento con la mayor seriedad y responsabilidad posible, para que el mismo

tenga éxito y los resultados sean correctos.

PROCEDIMIENTO

1. Instalamos la pista de aire elevando un extremo de la misma con un soporte de 1 a 2cm.

2. Elegimos un punto X cerca del centro de la pista de aire, en la escala métrica sobre ella,

medimos la posición de X y registramos este valor en la Tabla 1.1. (Se sugiere usar 100 cm.)

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3. Elegimos un punto inicial Xo para el deslizador cerca del extremo superior de la pista y con un

lápiz marcamos cuidadosamente este lugar en su escala métrica, de esta manera podremos

ubicar deslizador siempre en el mismo punto. (Se sugiere usar 14,4 cm.)

4. Colocamos un cronómetro fotocelular y sus accesorios en puntos equidistantes de X,

anotamos la distancia entre las fotocélulas como D en la tabla 1.1.

5. Colocamos el switch del cronómetro fotocelular en modo de medición PULSE*. 6. Presionamos el botón RESET.

7. Sostenemos firmemente el deslizador en Xo y luego lo soltamos. Anotamos este tiempo como

t1. Este es el empleado por el deslizador al pasar a través de ambas fotocélulas.

8. Repetimos los pasos 6 y 7 por lo menos 4 veces y anotamos los tiempos como t2, t3, t4 y t5.

9. Repetimos los pasos 4 al 9 disminuyendo D en 10 cm aproximadamente de forma

equidistante.

10. Continuamos disminuyendo D en intervalos de 10 cm. Para cada valor de D repetimos los

pasos del 4 al 8.

* Los modos de uso del cronometro fotocelular pueden variar de acuerdo a nuestra necesidad,

existen varios modos posibles de medición del tiempo con este equipo:

PULSE: Es un modo en el cual la fotocélula se activa cuando se interfiere en ella y se

detiene cuando se vuelve a interferir pero en el otro censor auxiliar, por lo que sirve para medir

el tiempo que tarda un móvil en recorrer la distancia que hay entre las dos fotocélulas.

GATE: o modo compuerta, se activa cuando es interferido el láser de la fotocélula y se

detiene cuando deja de ser interferido, por lo que sirve para medir la distancia que tarda un

objeto en pasar por la fotocélula, por lo que la distancia del objeto es la variable que falta para

determinar la velocidad.

DATOS Y CÁLCULOS

1. Para cada valor de D, Calculamos el tiempo promedio de t1 a t5. Anotamos este tiempo como

Tm.

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

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2. Calculamos Vm= D / Tm. Esta es la velocidad promedio del deslizador entre las dos

fotocélulas. La misma debe calcularse para cada valor de D con respecto a Tm.

3. Graficamos Vm contra D, y con D sobre el eje X.

Gráfico 1.1

DATOS Y RESULTADOS

TABLA1.1 Tiempos Medidos y Velocidades Promedios

Nota: Se recomienda usar 3 cifras significativas para obtener resultados más exactos

D(m) t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) Tm(s) Vm(m/s)

1.20

0.90

0.60

0.40

0.20

Vel

ocid

ad P

rom

edio

V m

(m/s

)

Distancia entre ambas Fotocélulas D (m)

Vm Vs. D

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POST-LABORATORIO Preguntas al estudiante

1. ¿Cuál de las velocidades promedio que usted midió nos da el valor más próximo a la velocidad

instantánea del deslizador cuando pasa a través del punto X?

2. ¿Puede usted extrapolar sus datos para obtener un valor más aproximado a la velocidad instantánea

del deslizador cuando pasa a través del punto X? Desde sus datos recolectados estime el máximo error

que usted espera.

3. En los ensayos para determinar una velocidad instantánea, ¿Qué factores (tiempo exacto, objeto que

esta siendo medido, tipo de movimiento) influyen en la exactitud de las mediciones? Discuta como cada

factor influye en el resultado.

4. ¿Cree usted que existan mas formas de medir la velocidad instantánea directamente o es la velocidad

instantánea un valor que siempre debe ser inferido a través de las mediciones de la velocidad promedio?

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Considerando el basamento teórico y los resultados obtenidos en el experimento plantee un análisis de los resultados Conclusiones y Recomendaciones