FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, SOCIALES Y HUMANAS

LABORATORIO

FÍSICA DEL MOVIMIENTO ANÁLISIS VECTORIAL

CONSULTA PREVIA.

1. Consulte el concepto de marco de referencia, y origen de coordenadas

2 . Consulte las operaciones de adición y sustracción de vectores

3. Suma de fuerzas y descomposición vectorial (consultado el 9 de febrero de 2014)

http://www.youtube.com/watch?v=1BGub9Sqn5g&feature=fvwrel

4. Simulador de método del paralelogramo (consultado el 9 de febrero de 2014)

http://www.walter-fendt.de/ph14s/resultant_s.htm

5. Lección 6: Vectores en el Plano, Curso virtual de nivelación en física (consultado el 9 de febrero

de 2014)

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/uv00004/lecciones/unidades/g

e neralidades/vectores/objetivos.html

INTRODUCCIÓN Los modelos matemáticos siempre buscan representar la naturaleza y sus manifestaciones en un lenguaje objetivo y universal, las matemáticas cumplen esas dos características, así por ejemplo cuando se habla de tiempo y se especifica una cantidad, por ejemplo una hora, con solo decir una hora es suficiente para que no haya lugar a confusión, pero si decimos que un auto viaja a 50 km/h, no es suficiente y se puede dar lugar a confusiones, pues el auto puede viajar de derecha a izquierda o viceversa.

Estas dos magnitudes que hemos tomado como ejemplo, son diferentes en su naturaleza matemática, pues el tiempo queda suficientemente expresado con solo indicar cuanto hay (módulo), mientras que la velocidad requiere información adicional (magnitud, dirección y sentido). Por esto se han divido principalmente las magnitudes físicas en dos grandes grupos las magnitudes escalares y las magnitudes vectoriales. Ejemplos de magnitudes escalares son: la masa, el tiempo, la longitud, la temperatura, voltaje, etc. Y su tratamiento matemático es meramente algebraico, pues supone solo sumar o restar números, un kilo de acero más otro kilo de acero, son dos kilos de acero.

Ejemplos de magnitudes vectoriales son: la fuerza, la velocidad, la aceleración, la posición, el momentum, etc. Magnitudes en las que se debe especificar no solo cuanto hay, sino también en qué dirección y sentido está actuando, y dado que involucra direcciones angulares, o por coordenadas, su tratamiento matemático requiere el uso de funciones trigonométricas (tratamiento por componentes rectangulares) y/o el uso de geometría (método del paralelogramo, teoremas del seno y el coseno)

PALABRAS CLAVES: Vectores; Suma Vectorial; Fuerza Resultante; Equilibrio; Newton. ELEMENTOS DE COMPETENCIA

1. Analiza problemas de física del movimiento en los que se involucren suma de magnitudes

vectoriales. 2. Formaliza matemática y experimentalmente condiciones de ubicación en el plano.

OBJETIVOS

1. Estudiar experimentalmente diferentes condiciones de sumas de fuerzas y contrastar lo observado

con la modelación matemática. 2. Generar experiencias que permitan observar condiciones de equilibrio estacionario y contrastar con

el modelo matemático. EQUIPOS E INSTRUMENTAL

Geoplano TRASPORTADOR

Chinches y bandas de caucho REGLA

PRECAUCIONES

Las dispuestas en la inducción al uso de equipos de Laboratorio.

Recoja y cuente los chinches, de manera que no queden en lugares donde puedan haber accidentes

PROCEDIMIENTO

Actividad 1

Ubique el centro del geoplano, y considérelo como el origen de coordenadas, identifiqué las

direcciones positiva y negativa de cada eje. Ubique los puntos (6,3) (2,2) (6,2) (2,6), tenga en cuenta que cada cuadro equivale a 2 centímetros,

utilice estos valores como base para sus medidas. Ahora suponga que el origen de coordenadas está en la esquina inferior izquierda y ubique los mismos

puntos. Actividad 2 Utilizando el centro del geoplano como sistema de referencia, ubique los puntos (6,6) (-6,6) (6,-6) y (-6, -6) y mida con la regla la distancia desde el origen hasta los puntos, hay alguna diferencia? Si estos puntos se ubicaran utilizando otro lugar como sistema de referencia, cambiarían las distancias? Ubique los puntos (2,6) y (6,0) utilice el método del palalelogramo para encontrar el vector suma y vector resta. Ahora ubique los puntos (2,6) y (-6,0) y utilizando el método del paralelogramo encuentre el vector suma, hay alguna relación con lo que acaba de realizar en el apartado anterior? Actividad 3 Ubique el punto (8,4) y proyéctelo sobre el eje horizontal con ayuda de los chinches y bandas de caucho, haga lo mismo con el eje vertical y mida la longitud del vector y sus proyecciones.

Ahora calcule utilizando relaciones trigonométricas estas proyecciones, y compare con los valores medidos. Ubique los puntos de la Actividad 2 y utilice relaciones trigonométricas y el teorema de pitagoras para calcular la magnitud de dichos vectores, así como la suma y resta. Actividad 4

Ubíquese en la esquina inferior del geoplano y suponga que es un mapa, luego muévase hacia la derecha (Este) 17 cm a un ángulo de 20° respecto a la horizontal, luego 10 cm hacia arriba (Norte). Ahora 8 cm hacia la izquierda (Oeste). Ahora mida la magnitud y dirección (experimental) del vector resultante desde el punto de partida hasta el final con la regla y el transportador respectivamente. Encuentre estos valores teóricos y encuentre el porcentaje de error.

REGISTRO DE DATOS: TABULE SUS DATOS PARA ENTREGAR.

CONTENIDO DEL INFORME:

Presentar los diferentes modelos matemáticos y gráficos usados en la experiencia y asociados a cada procedimiento.

Reportar los datos experimentales de cada experiencia y hacer los cálculos con sus respectivos porcentajes de error.

Indicar las posibles causas de error en la experiencia.

Consulte mínimo 3 aplicaciones del álgebra de vectores en sus profesiones.

Conclusiones generales de la experiencia. REFERENCIAS

Sears F., Zemansky M., Young H. y Freedman R. Física Universitaria. Volumen I. Editorial Pearson- Addison Wesley (2005).

Serway R. y Jewett J. Física I. Editorial Thomson (2004).

Lección 6: Vectores en el Plano, Curso virtual de nivelación en física (consultado el 9 de agosto de 2012) http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/medellin/nivelacion/uv00004/lecciones/unidades/generalida des/vectores/objetivos.html

Última revisión: Febrero de 2016