FISICA I 2013-I

LABORATORIO N° 3 – MOVIMIENTO UNIDIMENSIONAL

I. OBJETIVOS

1.1 Comprobar experimentalmente un movimiento unidimensional.

1.2 Determinar los valores de los parámetros involucrados en el movimiento a partir de la construcción de los gráficos correspondientes.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO

Registramos que un cuerpo se mueve con respecto a un sistema de referencia, cuando cambia de posición a través del tiempo. La posición solemos ubicarla mediante un vector con origen en el origen de coordenadas, y el tiempo lo determinamos mediante algún dispositivo que lo mida, tal como un cronómetro.

Movimientos unidimensionales:

Tomemos el caso particular en el que el móvil viaja en trayectoria recta; en este caso, en todo momento los desplazamientos coincidirán con la trayectoria, y entonces las diferentes posiciones ocupadas pueden referirse a un solo eje.

En este caso, los desplazamientos, las velocidades y las aceleraciones tendrán la misma dirección que el eje x, con sentido hacia el +x o el –x, según sea. Podemos prescindir en la notación entonces de las flechas de vector, utilizando los signos algebraicos (+) y (-) para definir los sentidos. Algunos movimientos particulares:

Dentro de los movimientos unidimensionales, el más simple de ellos es aquel en el cual el móvil recorre desplazamientos iguales a intervalos de tiempo iguales. De esto se desprende que:

La velocidad media, entonces, es constante para este tipo de movimiento, y como la aceleración mide cambios de velocidad a través del tiempo, para este caso en particular será cero.

A este tipo de movimiento se lo llama Movimiento Rectilíneo Uniforme (M.R.U.) y tiene como características:

La ecuación que nos permite encontrar las diferentes posiciones de un móvil que se mueva de esta manera a través del tiempo, se denomina ecuación horaria de la posición para un M.R.U.

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Si para cualquier movimiento registramos posiciones, velocidades y aceleraciones a medida que pasa el tiempo, podemos volcar esos datos en tablas, o mejor aún, mostrarlos en gráficos. Esta última opción resulta mucho más conveniente porque no sólo nos permite presentarlos en una forma más amigable si-no porque además nos deja inferir tendencias. Para un M.R.U.. el gráfico de la posición en función del tiempo responde a una función lineal, donde la pendiente nos informa de la velocidad del movimiento.

Al ser la velocidad constante, la gráfica correspondiente a v = f(t) tomará la forma de una recta paralela al eje de los tiempos. La correspondiente a la aceleración será, por último, una recta coincidente con el eje x. , ya que es cero.

Un movimiento rectilíneo un poco más complejo, es aquel en el que la velocidad varía, pero la aceleración no. En este movimiento, la velocidad irá aumentando o disminuyendo en forma lineal con el tiempo. Este movimiento recibe el nombre de Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (M.R.U.V.) , y sus características son:

Se aprecia que la gráfica correspondiente a la posición a través del tiempo responde a una función cuadrática, mientras que la de la velocidad se ajusta a una fun-ción lineal. Para un M.R.U.V. con aceleración positiva, v

0 ≠ 0 y x

0 ≠ 0, los gráficos x =f(t) ; v = f(t) y a = f(t) son esquemáticamente:

III. MATERIAL DIDÁCTICO

Para el desarrollo del tema, los alumnos utilizaran lo siguiente:

III.1 INSTRUMENTOS Y/O EQUIPOS

PASPORT Xplorer GLX PS-2002PASPORT Motion Sensor PS-2103

III.2 MATERIALES

Carrito a velocidad constanteCarrito a velocidad variable

TECNICA OPERATORIA y RECOLECCION DE DATOSExperiencia I: Reconocimiento del Equipo Xplorer GLX

a) Encienda el equipo GLX y con la ayuda de tu Maestro explora sus diversas opciones sobre las bondades que brinda para el desarrollo de las prácticas sobre el movimiento unidimensional.

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Experiencia II: Movimiento rectilíneo con rapidez constante

a) Señale la pista larga sobre la mesa del laboratorio, conectar el sensor de movimiento en el Xplorer GLX y fijarlo para que no se mueva como se muestra en la figura:

b) Observe que el móvil con movimiento uniforme debe ubicarse a 15 cm del sensor de movimiento para poder iniciar las mediciones.

c) Realizar las medidas de posición – tiempoPosición tiempo

1 0.225 0.20072 0.241 0.30073 0.257 0.40074 0.273 0.50085 0.288 0.60086 0.304 0.70097 0.320 0.80098 0.336 0.90109 0.351 1.001010 0.367 1.1011

d) Realizar las medidas de velocidad – tiempovelocidad tiempo

1 0.16 0.20072 0.16 0.30073 0.16 0.40074 0.16 0.50085 0.16 0.60086 0.16 0.70097 0.16 0.80098 0.16 0.9010

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9 0.16 1.001010 0.16 1.1011

Experiencia II: Movimiento rectilíneo con aceleración constante

a) Señale la pista larga sobre la mesa del laboratorio, conectar el sensor de movimiento en el Xplorer GLX y fijarlo para que no se mueva como se muestra en la figura:

b) Observe que el móvil con movimiento acelerado debe ubicarse a 15 cm del sensor de movimiento para poder iniciar las mediciones.

c) Realizar las medidas de posición – tiempo

Posición tiempo1 0.162 0.60052 0.190 0.70063 0.222 0.80064 0.256 0.90065 0.292 1.00086 0.332 1.10107 0.373 1.20118 0.413 1.30109 0.463 1.401110 0.503 1.5011

d) Realizar las medidas de velocidad – tiempo

velocidad tiempo1 0.27 0.60052 0.30 0.70063 0.33 0.80064 0.35 0.90065 0.38 1.00086 0.40 1.10107 0.43 1.20118 0.47 1.30109 0.50 1.401010 0.53 1.5011

e) Realizar las medidas de aceleración – tiempo

aceleración tiempo1 0.3 0.60052 0.3 0.70063 0.3 0.80064 0.3 0.90065 0.3 1.00086 0.3 1.10107 0.3 1.20118 0.3 1.3010

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9 0.3 1.401110 0.3 1.5010

IV. RESULTADOS

4.1 Movimiento rectilíneo con rapidez constante.

a. Muestre la gráfica Posición vs tiempo

b. Muestre la gráfica Velocidad vs tiempo

4.2 Movimiento rectilíneo con aceleración constante.

a. Muestre la gráfica Posición vs tiempo

b. Muestre la gráfica Velocidad vs tiempo

c. Muestre la gráfica Aceleración vs tiempo

V. BIBLOGRAFIA

ALVARENGA, Beatriz “FISICA GENERAL” Edit. Harla, México D.F. 1981

KRUGLAK K, H y MOORE J. “MATEMÁTICAS APLICADAS A CIENCIA Y TECNOLOGÍA”, Libros McGraw – Hill. Colombia 1972

MEINERS, “LABORATORY PHYSICS”. John Wiley & Sons N.Y.

SERWAY, R.A. “FISICA” Edit Interamericana, México D.F. 1985

WILSON, J.D. “FISICA CON APLICACIONES” Edit. Interamericana, México D.F. 1984