K. I. Contreras Reynaga, S. Y. Lujan Narrea, O. J. MejiaDiaz, Z. Umia Celis.Escuela Profesional de Ingeniera Ambiental, Universidad Nacional del CallaoAv. Juan Pablo Segundo 306, Bellavista CallaoKevincontrerasreynaga@gmail.com, antak_01@outlook.com, jomd_sc@hotmail.com, zuriel_unmsm@hotmail.comRealizado el 21 de abril de 2014; presentado el 28 de Abril de 2014

RESUMENEl presente trabajo se realiz el da lunes 21 de abril en el laboratorio de Ciencias y Matemtica; En el presente trabajo mostraremos una descripcin del movimiento de un cuerpo con velocidad constante y otro con velocidad variable donde encontramos la aceleracin el cual ayuda al cuerpo a incrementar o disminuir su velocidad. A travs de la ayuda del Data Studio podremos observar la grfica, y con esta darnos cuenta de la forma en que vara el cuerpo estudiado. Palabras claves: Movimiento, aceleracin, error, velocidad.

FSICA IFACULTAD DE INGENIERA AMBIENTAL Y RECURSOS NATURALESSETIEMBRE 2014-A

INTRODUCCIN AL DATA STUDIO

FIARN (2014) 4

INTRODUCCINPrimero observaremos el movimiento de un carro con velocidad constante, hallaremos la velocidad final, la distancia que recorre y as poder obtener los errores porcentuales. De igual manera para la segunda actividad en la cual observaremos el movimiento de un carro pero esta vez con aceleracin, es decir describiendo un MRUV ya que el mvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleracin constante. Con el MRU podemos saber la distancia que es directamente proporcional a la velocidad y al tiempo. Y el movimiento es en recta por eso es rectilneo, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleracin es nula. Podemos sacar posiciones, coordenadas y velocidad de movimiento de un mvil en movimiento con respecto a la distancia recorrida por tiempo no debes olvidar que en el MRU no existe la aceleracin solo la rapidez. FUNDAMENTO TERICOQu es MRU? Un movimiento es rectilneo cuando un mvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleracin es nula. Nos referimos a l mediante el acrnimo MRU.La distancia recorrida se calcula multiplicando la magnitud de la velocidad o rapidez por el tiempo transcurrido. Esta relacin tambin es aplicable si la trayectoria no es rectilnea, con tal que la rapidez o mdulo de la velocidad sea constante. Por lo tanto el movimiento puede considerarse en dos sentidos; una velocidad negativa representa un movimiento en direccin contraria al sentido que convencionalmente hayamos adoptado como positivo. De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partcula permanece en reposo o en movimiento rectilneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que acte sobre el cuerpo, dado que las fuerzas actuales estn en equilibrio, por lo cual su estado es de reposo o de movimiento rectilneo uniforme. Esta es una situacin ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de las partculas, por lo que en el movimiento rectilneo uniforme (M.R.U) es difcil encontrar la fuerza amplificada.Qu es MRUV? Es aquel en el que un mvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleracin constante. En este tipo de movimiento a diferencia del MRU (movimiento rectilneo uniforme), la velocidad vara. Pero esta variacin a su vez es con un cierto orden, es decir que cambia un mismo intervalo en una misma cantidad de tiempo. Por este hecho aparece una nueva magnitud llamada aceleracin. La aceleracin est representada porla frmula:a = (Vf Vi) / TCaractersticas: La velocidad es directamente proporcional al tiempo La rapidez varia y segn esta aumente o disminuya, el movimiento es acelerado o retardado, respectivamente.ACTIVIDADES1. Primera actividad (M.R.U)a) Coloque el carro motorizado encima del carril, a una distancia de 0.15m del sensor.b) Active del Data Studio el botn inicio y luego active el carro motorizado. Despus que el carro choca con el tope del carril, active el botn detener. Repita 5 veces esta actividad.c) De la grfica posicin vs tiempo (grafica 2) active la herramienta datos y seleccione no hay datos, luego de la herramienta datos seleccione datos 1.d) De la grfica posicin vs tiempo active la herramienta ajuste lineal, a partir de ella obtenga la velocidad y antela en la tabla 1. Luego active la herramienta inteligente, determine el intervalo de tiempo del movimiento y antelo en la tabla 1.e) Repita c), y d) para los dems ensayos.f) Con longitud terica y el tiempo promedio, calcule la velocidad terica usando la formula v= y antela en la tabla 1.g) Seleccione el Data Studio la opcin archivo y active graduar actividad como. Guarde lo realizado con el nombre M.R.U.

2. Segunda actividad (M.R.U.V.)

a) Coloque el carro pascar encima del carril, a una distancia de o.15m del sensor. Este carro debe estar conectado a travs de una cuerda a una masa colgante de 15 gramos.b) Active del Data Studio en botn inicio y luego suelte el carro pascar. Despus que el carro choca con el tope del carril, active el botn detener. Repita 5 veces esta actividad.c) De la grfica posicin vs tiempo (grafica 2) active la herramienta datos y seleccione no hay datos, luego de la herramienta datos seleccione datos 1.d) De la grfica velocidad vs tiempo active la herramienta ajuste lineal, a partir de ella obtenga la aceleracin y antela en la tabla 2. Luego active la herramienta inteligente, determine el intervalo de tiempo del movimiento y antelo en la tabla 2.e) Repita c) y d) para los dems ensayos.f) Con la longitud terica y el tiempo promedio, calcule la aceleracin terica usando la formula a= y antela en la tabla 2.g) Seleccione del Data Studio la opcin archivo y active guardar actividad como. Guarde lo realizado con el nombre M.R.U.V..MATERIALES Y EQUIPOS Regla de 50 cm. Soporte. Una esfera de acero. Hilo. Carro motorizado de velocidad constante. Carril de 1m. Sensor de velocidad. CUESTIONARIO1. En la experiencia realizada por qu no se consider como cero segundo el tiempo inicial?Porque pueden existir tipos de errores al realizar un experimento teniendo en cuenta un tiempo igual a cero2. Por qu el carro u objeto de medida sobre el carril debe ser puesto a ms de 0.15m respecto a la malla del sensor de movimiento?Porque si se pone el objeto en una distancia menos a 0.15m la sensibilidad del sensor puede alterarse debido a que est ocupando un espacio de 15 cm y no dara una respuesta exacta.

3. Por qu el sensor de movimiento se calibro para una distancia de 1m? Afectar en algo las medidas realizadas en clase si la calibracin del sensor de movimiento hubiese sido ms de 1m?El sensor de movimiento se calcul para una distancia de un metro porque as obtener unos datos precisos y el Data Studio se adecuaba a ello. S afectara porque cambiaran los datos obtenidos.4. De la primera actividad, determine el porcentaje de error recorrido.Aplicando la formula: el % de error del recorrido es 3.8135%5. De la segunda actividad, calcule el porcentaje de error de la velocidad final.Aplicando frmula para hallar la velocidad final terico:

%(error de velocidad final): 0.31%6. Qu representa el rea bajo la curva v = v (t)? Por qu para nuestros experimentos no pasa por el origen? Explique. El modulo del desplazamiento, que viene a ser la multiplicacin de velocidad por tiempo lo cual da el espacio recorrido. No estn sincronizados el sensor y el carro para empezar al mismo tiempo, lo cual no pueden empezar en el origen.7. De la primera actividad, seleccione una grfica de velocidad vs tiempo, a partir de ella use las herramientas del Data Studio para determinar el recorrido que tuvo el carro. Compare este valor con el valor obtenido analticamente.Valor obtenido analticamente: 0.85mValor obtenido de la grfica: 0.767m8. De la segunda actividad, seleccione una grfica de velocidad vs tiempo, a partir de ella use las herramientas del Data Studio para determinar el recorrido que tuvo el carro. Compare este valor con el valor obtenido analticamente.Valor obtenido analticamente: 0.85mValor obtenido de la grfica: 0.785m9. De la primera actividad seleccione una grfica de posicin vs tiempo y realice un ajuste lineal sobre la primera grfica y por extrapolacin determine la posicin para t=11s y compare este valor con el valor obtenido analticamente.Valor obtenido analticamente: 1.7155mValor obtenido de la grfica: 1.767mLa variacin de los valores se debe al porcentaje de error.10. De la segunda actividad seleccione una grfica de velocidad vs tiempo y realice un ajuste lineal sobre la grfica y por extrapolacin determine la velocidad para t=14s y compare este valor con el valor obtenido analticamente.Valor obtenido analticamente: 12.614(m/s)Valor obtenido de la grfica: 12.44 (m/s)La variacin de los valores se debe al porcentaje de error.11. De la segunda actividad si el carro le damos un impulso. Cambia la aceleracin? Explique.Si aumenta, porque experimenta una fuerza que incrementa la aceleracin a favor del movimiento.12. Puede ser la velocidad instantnea igual a la velocidad media?, la aceleracin media igual a la aceleracin instantnea? Explique. Si, la velocidad instantnea puede ser igual a la velocidad media; esto sucede en M.R.U. Si, la aceleracin constante puede ser igual a la aceleracin media; esto se da cuando el mvil posee una aceleracin constante y no vara en el tiempo. 13. a) Puede un cuerpo tener rapidez constante y a la vez velocidad variable? b) Puede tener un cuerpo velocidad cero y sin embargo estar acelerado? c) puede un cuerpo tener velocidad constante y sin embargo tener rapidez variable?a) Si; como la rapidez es una cifra escalar, solo nos da cuenta de que tanto avanza el cuerpo segn avanza el tiempo. La velocidad, en cambio, por ser vectorial, nos indica tambin una direccin, un sentido y un punto de aplicacin. Por tanto, podras tener un cuerpo que no cambiara su rapidez, pero que puede variar la direccin de su vector.b) Si, en el momento cuando su velocidad pasa por el origen de coordenadas, pero la grfica puede describir una aceleracin.c) No, porque al cambiar la rapidez, la velocidad se ve obligada a cambiar.14.a) Puede un cuerpo tener mdulo de la aceleracin constante y a la vez aceleracin variable? b) Puede tener un cuerpo aceleracin cero y sin embargo tener jaln? c) Puede un cuerpo tener aceleracin constante y sin embargo tener mdulo de aceleracin variable?a) Si, por que el modulo es una cifra escalar. La aceleracin, en cambio, por ser vectorial, nos indica tambin una direccin, un sentido y un punto de aplicacin.b) Si, en el momento cuando su aceleracin pasa por el origen de coordenadas, pero la grfica puede describir un jaln.c) No, porque al cambiar el modulo, el vector se ve obligado a cambiar.15. Qu es jaln? Indique sus ecuaciones de movimiento y cite algunos ejemplos donde aparece el jaln.Es la tasa de cambio de la aceleracin, es decir, la derivada de la aceleracin con respecto al tiempo, la segunda derivada de la velocidad, o la tercera derivada de la posicin. Ecuacin:

DondeEs la aceleracin,Es la velocidad,Es la posicin,Es el tiempo.Ejemplo: Circuitos electrnicos.16. Explique a nivel bsico los siguientes equipos; velocmetro, tacmetro, odmetro. Velocmetro: Es un instrumento que mide el valor de la rapidez promedio de un vehculo. Debido a que el intervalo en el que mide esta rapidez es generalmente muy pequea se aproxima mucho a la magnitud es decir la rapidez instantnea. Tacmetro: Es un dispositivo que mide la velocidad de giro de un eje. Se mide en revoluciones por minuto (RPM). Odmetro:Es un instrumento de medicin que calcula la distancia total o parcial recorrida por un cuerpo (generalmente por un vehculo) en la unidad de longitud en la cual ha sido configurado (metros). 17. Indique ejemplos de rapideces que no estn relacionadas con la posicin y que tengan aplicacin a la ingeniera. Caudal:Caudal es la cantidad de fluido que pasa en una unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumtrico o volumen que pasa por un rea dada en la unidad de tiempo. Flujo msico: Es la magnitud que expresa la variacin de la masa en el tiempo. Matemticamente es el diferencial de la masa con respecto al tiempo.18. Si dos cuerpos que se mueven manteniendo constante su distancia. Qu tipo de movimiento realizan?, Cmo deben ser sus magnitudes y vectores cinemticas? Explique con ejemplos. Es un movimiento rectilneo uniforme. Las magnitudes deben ser iguales, pero los vectores son diferentes, pero mantienen la misma direccin.Ejemplos:- Los vagones del tren.- Dos motociclistas en una avenida recta. 19. Por qu para bajar un cuerpo en el menor tiempo se construye un camino curvo que recto?La curvatura del sistema proporciona un aumento de la aceleracin, por consiguiente aumento de la velocidad.20. explique cmo se podra medir el caudal de un rio usando un sensor de movimiento.Se puede utilizar el mtodo del flotar.21. para medir el agua de riego se utilizan el mtodo flotador y el mtodo volumtrico. Explique en qu consiste cada uno de ellos y la importancia de realizarlas.Mtodo Volumtrico: Consiste en medir directamente el volumen, V, en un recipiente y el tiempo, T, con un cronmetro El caudal Q = V / T De acuerdo con el Servicio de Conservacin de Suelos de los Estados Unidos, el mtodo volumtrico es un mtodo sencillo y preciso que requiere poco equipo. Se recomienda para caudales menores de 20 litros por segundo.

Mtodo del flotador: Segn el IDEAM (1999), el mtodo del flotador es un mtodo vlido que consiste en medir la velocidad del agua en la superficie utilizando un flotador (corcho, bola de ping pong o trozo de madera). Se recomienda para caudales menores de 200 litros por segundo. Se coloca un flotador y se cronometra el tiempo que se demora en recorrer los 10 m (tres veces) Se determina luego la velocidad media multiplicando la velocidad superficial por 0.85

22. si en una tubera ingresa agua con caudal constante, implica que el agua tenga velocidad constante?. Explique.Algo importante que se puede deducir de la ecuacin de Bernoulli es que en el lugar donde la velocidad del lquido que circula sea mayor, la presin ser menor. Aclaracin importante: Esto pasa solo si el tubo es horizontal. Es decir que si la velocidad a la salida aumenta, la presin a la salida va a disminuir. Este concepto de que " a mayor velocidad, menor presin " es bastante anti-intuitivo. Lo que termina pasando es al revs de lo que uno dira que tiene que pasar. Lo razonable sera decir que " a mayor velocidad, mayor presin ". Pero no es as. Lo que ocurre en la realidad es lo contrario. Es decir, repito, a mayor velocidad, menor presin. Entonces el caudal con el que ingresa el agua al tubo no necesariamente implica que el agua tenga velocidad constante, pues puede variar dependiendo de la presin temperatura, etc.23. por qu un reptil se mueve sobre el suelo no puede realizar un movimiento rectilneo?. Explique Los reptiles son mayormente de cuerpo muy alargado y habitualmente cilndricos, aunque existen otras de cuerpo aplanado como la serpiente marina y muchas serpientes arborcolas.Las serpientes carecen de extremidades externas, aunque algunas conservan vestigios de las patas traseras, visibles en la base de la cola de las grandes boas y pitones. Debido a que no posees dichas extremidades o que si las poseen son muy cortas no pueden realizar movimiento rectilneo. Utilizan cuatro tipos diferentes de locomocin:a) Movimiento ondulante, llamado mtodo serpentino, en el que la serpiente empuja contra el suelo la parte trasera de cada curva u ondulacin y se desplaza suavemente hacia adelante con movimientos fluidos.b) Movimiento rectilneo o de oruga y slo lo utilizan las serpientes ms pesadas. La piel de la superficie ventral de estas serpientes se mueve hacia atrs y hacia adelante por la accin de poderosos msculos y las anchas escamas del vientre se clavan en la tierra permitiendo al animal desplazarse hacia adelante en lnea recta. Este mtodo ha dado lugar a la idea errnea de que las serpientes 'caminan sobre las costillas'; de hecho, stas no se mueven hacia atrs y hacia adelante en ninguno de los cuatro tipos de movimiento.c) Movimiento golpe de costado, para desplazarse sobre la arena suelta, es utilizado por varias especies del desierto. En este mtodo, la serpiente hace rodar lateralmente el cuerpo a lo largo del suelo con un movimiento en forma de bucle.d) Movimiento de acorden, porque el cuerpo se estira y se recoge alternativamente mientras la serpiente se mueve desde un punto de anclaje hasta el siguiente, y se utiliza para cruzar superficies lisas y para trepar.La velocidad ms alta registrada es de unos 13 km/h, muy inferior a la velocidad a la que puede correr un humano adulto, pero pocos consiguen alcanzarla.24. por qu de los registros histricos de caudales de un rio no se debe tomar en cuenta el promedio de esos caudales si se requiere realizar un tnel o puente sobre ella?. qu ocurri con el proyecto Va Parque Rimac?No se debe tomar en cuenta el promedio de los caudales de registros histricos ya que hubieron pocas en las cuales hubieron en la sierra mayor lluvia torrencial debido a varios fenmenos y el caudal del rio Rimac era mayor, en estos ltimos aos no ha habido grandes fenmenos desastrosos por tanto el caudal disminuyo a comparacin de dcadas anteriores, y en ese fue el punto de quiebre por el cual fallo el proyecto Via parque Rimac.La mala planificacin del proyecto Via parque Rimac comenz a traer una ola de criticas con respecto a ella, ya que ha habido filtraciones de agua que ponen en riesgo la estructura de dicha obra, adems el incremento del caudal ha puesto en alerta a los vecinos de la zona, La via de evitamiento tambin termin con pequeos empozamientos, estos estragos producen en la comunidad limea un gran pesar y preocupacin, ya que ha habido una gran inversin de la municipalidad, el cual fue financiado con nuestros impuestos.25. es sabido que los aerosoles generan un impacto ambiental. qu ocurre a la velocidad de los vientos debido al uso sin control de aerosoles?El trabajo ha sido realizado por investigadores de la Universidad de Stanford y de la NASA, y se basa en los datos recolectados por satlites de la NASA sobre la acumulacin de aerosoles, mediciones de la velocidad de los vientos sobre la Cuenca de la Costa Sur en California y en China, y simulaciones en modelos informticos sobre California como un todo, y sobre la Cuenca de la Costa Sur.Los investigadores emplearon tanto el modelo como los datos para estudiar los efectos de los aerosoles sobre la velocidad del viento y sobre las precipitaciones.Los aerosoles flotando en la atmsfera absorben o dispersan la radiacin solar, y evitan que sta alcance la superficie terrestre. Esto enfra la superficie de la Tierra, y reduce la conveccin vertical diurna, la que mezcla los vientos lentos cercanos a la superficie con los vientos rpidos de mayores altitudes. El efecto neto de los aerosoles es una reduccin en la velocidad de los vientos cercanos a la superficie, la cual ha sido calculada, por ejemplo, en un ocho por ciento ms lenta en California. A mayor contaminacin, mayor reduccin de la velocidad del viento. Los aerosoles pueden ser responsables de la disminucin de los vientos en todo el mundo.Los vientos aportan cerca del uno por ciento de la energa elctrica mundial. La disminucin de su velocidad puede derrumbar el desarrollo de la energa elica en China, donde es una necesaria alternativa a las sucias centrales elctricas que consumen carbn. La reduccin de los vientos por culpa de los aerosoles puede tambin explicar la reduccin de los monzones estacionales en Asia, y la "desaparicin de vientos" en China, ambas anomalas constatadas en estudios anteriores. La ausencia de corrientes de aire puede tambin mermar la eficiencia energtica en Europa, donde pases como Dinamarca y Alemania han hecho grandes inversiones a favor de la generacin de energa elica.Vientos ms lentos evaporan menos agua de ocanos, ros y lagos. Adems, el enfriamiento de la tierra provocada por los aerosoles reduce la evaporacin de la humedad de los suelos.Y por si fuera poco, la acumulacin de aerosoles en la atmsfera produce nubes que persisten durante ms tiempo sin producir lluvias. He aqu el por qu: El agua atmosfrica forma depsitos sobre partculas slidas naturales (ncleos de cristalizacin), como por ejemplo el polvo, para formar nubes. Pero si hay contaminacin en la atmsfera, el agua se deposita sobre un mayor nmero de partculas. Repartida as, el agua forma gotas ms pequeas. Estas gotas requieren tiempos mucho mayores de coalescencia (unin). De hecho, puede incluso que la lluvia nunca llegue a producirse, porque si las nubes logran aguantar sin descargar durante un tiempo suficiente como para llegar a zonas de aire ms seco, se evaporarn.26. qu tipo de movimiento realizan las bacterias durante su desplazamiento . Explique y cite ejemplo.a) Browniano: Movimiento aleatorio derivado del empuje de molculas de agua alrededor de la bacteria. Es la constante vibracin de las bacterias en un punto fijo comportamiento que se presenta por estar suspendidas en medio lquido y por su pequeo tamao.b) Flagelar: Presentes en la mayora de bacterias, generalmente son rgidos, implantados en la membrana celular mediante un corpsculo basal. Permiten a la mayora de bacterias la movilidad en medios lquidos, una excepcin son las bacterias deslizantes que se mueven por flexin de la pared celular.c) Desliz: Fallo involuntario, especialmente con respecto a la relacin sexual.27. explique a nivel bsico como determinar la velocidad de una nube.Una vez conocida la altura de una nube, si sta se mueve horizontalmente, se puede determinar su velocidad y la direccin. Por medio del espejo nefoscpico, de vidrio negro, hallando la distancia recorrida en un tiempo conocido, por comparacin de los tringulos semejantes ABC y DEC (igual a DEC).Por medio de la horquilla nefoscpica o rastrillo de Besson, midiendo el tiempo que tarda la nube en pasar de la primera posicin a la segunda.

La altura de las nubes aumenta durante el da y disminuye a partir de la puesta del Sol.La altura suele ser mayor en verano que en invierno.

28. para el transporte automotor, que son la velocidad media temporal y velocidad media espacial?. caul es mejor para indicar el flujo de vehculos en una carretera y explique sus utilidades para el medio ambiente?a) Velocidad media temporal:

b) Velocidad media espacial:

CONCLUSIONESAl trmino del experimento se pudo comprobar que: La velocidad que experimenta un cuerpo est dada por una funcin lineal (describe una recta). La accin que ejerce la fuerza de gravedad sobre un cuerpo en movimiento que recorre un plano nivelado es mnima, y si se pudiera compensar por completo la fuerza de rozamiento, el objeto seguira su desplazamiento de manera indefinida. La aceleracin que experimenta un cuerpo est dada por una funcin cuadrtica (describe una parbola). La fuerza de gravedad que acta sobre un cuerpo en movimiento que recorre un plano inclinado obliga al objeto a seguir desplazndose a una mayor velocidad en cada instante de tiempo hasta alcanzar su velocidad lmite.

Referencias Bibliogrficas1. C. Levano, Gua de laboratorio de Fsica I, Lima (2013) 2-8.

2. H. Leyva, Fsica I, Lima (2011) 34-42.