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Movimiento rectilíneo
Lic. Marlon Recarte
Objetivos
Verificar las características del movimiento rectilíneo uniforme y rectilíneo uniformemente variado.
Riel de aireEl riel de aire es un equipo con el que se pueden llevar a cabo experimentos de baja fricción, ya que, por el diseño del riel es posible hacer circular aire por los orificios de las caras superiores del riel gracias a un compresor de aire externo.
El aire que se expulsa por los orificios actúa como un colchón de aire que reduce significativamente la fricción del carro que se desliza sobre el riel. El nivel de reducción de la fricción se ajusta por medio de velocidad de salida de aire del compresor
Debemos procurar abrir completamente la válvula del aire esto lo hacemos girándola 90 grados
Compresor
Foto sensores (barreras fotoeléctricas)
Los foto sensores son parte del equipo de alta precisión con que se cuenta en el laboratorio. Con los foto sensores podemos realizar mediciones de intervalos de tiempo con una incertidumbre muy pequeña, pues a diferencia del cronómetro no está involucrado el tiempo de reacción de la persona. Las barreras necesitan una alimentación de 5v suministrada por una fuente particular.
Un foto sensor está compuesto por un foto – diodo, un sensor de luz y opcionalmente un cronómetro digital. Los foto sensores con cronómetro digital utilizados en el laboratorio tienen tres modos principales de funcionamiento: Modo “gate”, modo “pulse” y modo “pendulum”.
En el modo “gate” el fotosensor mide el intervalo de tiempo entre la interrupción del haz de luz que llega al sensor de luz y su restablecimiento
En el modo “pulse”, el foto sensor mide el intervalo de tiempo entre la interrupción del haz de luz que llega al sensor de luz en un foto sensor y la interrupción del haz de luz que llega al sensor del luz de otro foto sensor. Nótese que este modo requiere de dos foto sensores.
En el modo “pendulum” el fotosensor mide el intervalo de tiempo entre una interrupción del haz de luz y dos posteriores (es decir, un ciclo completo).
Electroimán
El freno magnético se utilizará en experimentos en los que se requiere que el carro sea soltado del reposo, esto es, con velocidad inicial igual a cero. El freno magnético es un electroimán en el cual se estable un campo magnético, esencialmente paralelo al eje del freno, cuando circula una corriente por él.
Es importante suministrar la corriente adecuada por dos motivos:
1. Sujetar adecuadamente el carro 2. No sobrecalentar la bobina que constituye el
freno magnético.
Con el interruptor puesto se regula la corriente a un valor de 0.9 A
Horquilla de hule
Su función es proporcionar un impulso debido a la energía acumulada del hule cuando este se comprime. La velocidad inicial depende de la tensión del hule.
hule
El carrito comprime al hule y el electroimán detiene al carrito.
Al apagar el electroimán el carrito sale disparado
La horquilla produce una velocidad inicial en el carrito
Xo
X
Nuestra posición de referencia es la mitad de la pantalla del carrito
td tiempo que tarda el carrito en llegar de la primera pantalla a la segunda
td
¿Qué tiempos miden las barreras fotoeléctricas?
Δt tiempo que tarda el carrito en pasar la segunda barrera
Δt
El tiempo total es t = td + Δt
Puesto que nuestra posición de referencia xo es la mitad del carrito
El tiempo total es t = td + Δt /2
XoX
La velocidad es V = ΔL / Δt
ΔL
El peso colgante mueve al carrito
El peso colgante produce aceleración al carrito
Tabla 1
Con la horquilla puesta y sin peso colgante realizar mediciones para x = 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1m
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
td
Δt
XoX
Tabla 2
Sin la horquilla puesta y con peso colgante realizar mediciones para x = 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1m
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
td
Δt
XoX
Tabla 3
Con la horquilla puesta y con peso colgante realizar mediciones para x = 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1m
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
td
Δt
XoX
Tabla 4
Con la horquilla puesta y con peso colgante + peso extra realizar mediciones para x = 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1m
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
td
Δt
XoX
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
td
Δt
t
V
t = td + Δt /2
V = ΔL / Δt
Calcular el tiempo y la velocidad para todas la tablas
Graficar x=ƒ(t)
x (metros)
t (seg)
La ecuación empírica es de la forma x = b + mt
Encontrar los valores de b y m
Para los datos de la tabla 1
Significado físico de b y m
0
Por lo que b = xo
m = vo
Si buscamos una ecuación real entre las variables
El valor de x0 debe ser aproximadamente igual al que se midió
Puesto que no se utiliza peso colgante
Determinar la velocidad promedio
x 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1
V
Este valor debe ser aproximadamente igual al de la pendiente del grafico anterior
Para los datos de las tabla 2, 3, 4
Graficar x=ƒ(t) en una sola hoja
Ecuación empírica para T2 y T4 x = b + ktn
x (metros)
t (seg)
T2
T3
T4
Para los datos de las tabla 2, 4
Graficar x = ƒ(t2)
x (metros)
t2 (seg2)
T2
T4
De la forma del grafico anterior ¿Qué se puede decir acerca de n ?
n = 2
x = b + ktn
x = b + kt2
x (metros)
t2 (seg2)
T2
T4
Obtener los valores de b y k para las dos tablas
b = interceptok = pendiente grafico x=ƒ(t2)
Significado físico de b y k
Por lo que b = xo
k = 1/2a
Si buscamos una ecuación real entre las variables
El valor de x0 debe ser aproximadamente igual al que se midió.Encontrar el valor de la aceleración, a = 2k
Puesto que no se utiliza horquilla
0
1. Graficar log(x-xo)=ƒ(log( t ))
Obtener los valores de n y K. luego determinar la aceleración a = 2k.
Considerando b = xo (el valor que se midió)
x - b = kt2
Para los datos de las tabla 2, 4
2. Graficar x - xo= f(t) en papal log –log.
Obtener los valores de n y K. luego determinar la aceleración a = 2k.
Los valores de aceleración deben ser aproximadamente iguales a los encontrados anteriormente.
Para los datos de las tabla 2, 3, 4
Graficar V = ƒ(t)
v(m/seg)
t (seg)
T4
T2
T3
La ecuación empírica es de la forma v = b + mt
Encontrar los valores de b y m
Significado físico de b y m
Por lo que b = vo
m = a
Si buscamos una ecuación real entre las variables
El valor de V0 debe ser aproximadamente igual a cero en las tablas 2 y 4.
La aceleración debe ser aproximadamente igual a la encontrada anteriormente
Gracias por su atención
