UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA ESCUELA DE PROFESORES DE ENSEÑANZA MEDIA PLAN SABATINO CURSO: FÍSICA II CATEDRÁTICA: ING. SOFIA GUTIÉRREZ AUXILIAR: PROF. JOSUÉ PÉREZ SECCIÓN: “A” HORARIO: de 13:00 a 15:00hrs.

LABORATORIO No. 1

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

ESTUDIANTE: FRANCISCO ANTONIO QUIÑONEZ CAMEY

CARNÉ: 201115557

FECHA DE REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA: 13 DE AGOSTO DE 2011

FECHA DE ENTREGA DE INFORME: 06 DE SEPTIEMBRE DE 2011

INTRODUCCIÓN

Quizás se pueda pensar que el estudio del Movimiento Rectilíneo Uniforme no es importante justificando que en la realidad este tipo de movimiento no se realiza. Sin embargo lo primero que haremos es contradecir esta afirmación diciendo que en la mayoría de los movimientos que sí ocurren en la realidad este tipo de movimiento puede emplearse con muy buena aproximación, y facilita la solución de problemas. Por otro lado, el estudio del MRU es importante para el desarrollo científico de todo ser humano y no únicamente para el que estudia la física, pues como acabamos de afirmar, este tipo de movimiento resulta contundente para el análisis de problemas físicos que ocurren en la vida cotidiana.

A continuación presentaremos, primero de forma teórica y luego por medio de un proceso práctico (un proceso experimental), una serie de presupuestos científicos que nos demostrarán la importancia y las características propias del Movimiento Rectilíneo Uniforme.

Por medio del análisis experimental de la caída de una gota de un líquido en el interior de otro líquido de densidad menor analizaremos dicho movimiento (MRU) tomando en cuenta la medición de espacios de tiempo y espacio.

Con ello se busca también, afianzar los conocimientos y aportes proporcionados en clase sobre el tema de cinemática.

OBJETIVOS

GENERALES:

o Aplicar correctamente los conocimientos de cinemática en el laboratorio, específicamente lo que se refiere al Movimiento Rectilíneo Uniforme.

ESPECIFICOS:

o Definir el tipo de movimiento observado conforme a los datos obtenidos en la práctica.

o Determinar la gráfica conveniente de posición contra tiempo.

o Determinar la gráfica correspondiente a la velocidad contra tiempo.

o Proponer una ecuación para la velocidad en función de la posición y el tiempo, con los datos obtenidos.

HIPÓTESIS

Por medio de esta experiencia científica se determinará el movimiento constante de un ente, tomando en cuenta el tiempo y el espacio que dicha entidad recorrerá. Por medio de estas variables (tiempo y espacio) determinaremos que el tipo de movimiento, efectivamente, constituirá el Movimiento Rectilíneo Uniforme que, como bien sabemos, depende aceleración que es igual a 0.

MARCO TEÓRICO

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

El Movimiento de los Cuerpos

Cuando vemos un auto que se desplaza, una persona que corre o trasladamos una silla de un lugar a otro, estamos en presencia de una de las propiedades más

dinámicas que poseen los cuerpos: el movimiento. Es la cinemática la rama de la física que se encarga del estudio del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo originan y limitándose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo.

Cuando hablamos de que un cuerpo está en movimiento nos referimos a que este cuerpo cambia su posición respecto de un punto fijo, a medida que transcurre el tiempo. Por su parte, el camino que seguimos al realizar un movimiento lo denominamos

trayectoria y, al recorrer una trayectoria, tardamos cierto tiempo. Ahora bien, la relación

entre espacio recorrido y el tiempo que tardamos en hacerlo se llama velocidad.

El movimiento de los cuerpos puede variar de acuerdo a la dirección o sentido que

lleve el movimiento, a esto se le llama relatividad del movimiento, es decir, que el movimiento depende de de la forma en que se comportan los cuerpos. Existe el movimiento horizontal o en línea recta, el movimiento vertical o tiro vertical, el movimiento en dos dimensiones o tiro parabólico y el movimiento circular.

Por otro lado, hay otra característica a considerar cuando se habla de Movimiento.

Hay dos tipos de movimientos: el denominado Movimiento Rectilíneo Uniforme MRU y

el Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado MRUV. En esta oportunidad nos limitaremos a hablar del primero.

El Movimiento Rectilíneo

El Movimiento Rectilíneos (MR) es aquel que tiene como trayectoria una recta. Si se orienta esta recta y se elige sobre la misma un punto de referencia como origen, la abscisa de un cuerpo sobre dicha recta será función del tiempo. Es decir, de forma general, todo movimiento rectilíneo puede representarse en función del tiempo y la posición del espacio recorrido, la ecuación que lo representa es x=f(t). Esta función es la ecuación o ley del movimiento.

El Movimiento Rectilíneo Uniforme

La definición de este tipo de movimiento lo podemos diagramar de la siguiente manera:

Entonces decimos que un cuerpo tiene un Movimiento Rectilíneo Uniforme cuando, al desplazarse siempre en el mismo sentido, en tiempos iguales recorre espacios

iguales. La relación constante entre el espacio y el tiempo representa la velocidad.

En otras palabras podemos decir que un movimiento es rectilíneo cuando el móvil u objeto en movimiento describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula.

Por otro lado el Movimiento Rectilíneo Uniforme puede abreviarse con el acrónimo MRU.

Características del Movimiento Rectilíneo Uniforme

Movimiento que se realiza sobre una línea recta.

Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME

Movimiento:

Un cuerpo tiene movimiento si cambia de posición a través

del tiempo.

Rectilíneo:

Un movimiento tiene una trayectoria rectilínea si se mueve a lo largo de

una línea recta.

Uniforme:

Se refiere a que el cuerpo que se mueve avanza, o retrocede,

la misma distancia en cada unidad de tiempo. También se

puede decir que se refiere a que el cuerpo que se mueve lo hace con velocidad constante.

Por lo tanto el MRU es el movimiento que tiene un cuerpo que se desplaza a través de una línea recta con

velocidad constante.

La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.

Aceleración nula.

Aspectos Importantes a Considerar en el Movimiento Rectilíneo Uniforme

1. Mucho se ha dicho sobre el hecho de que “todo es relativo”. Esto es aplicable en el concepto de movimiento. Decir que algo se mueve cuando cambia de posición es un tanto ambiguo. Puede que todos los observadores que pueden existir no tengan la misma percepción. En el caso del movimiento todo depende desde donde se observe. 2. El estudio del MRU es importante, aunque en realidad no es muy común encontrarlo en la realidad, pero ocurre que la mayoría de los movimientos que sí ocurren, en la realidad, pueden ser tratados, con muy buena aproximación, como si lo fueran.

3. Todo Movimiento Rectilíneo Uniforme tiene una ecuación de primer grado con relación al tiempo. En una gráfica de d-t se puede observar que la curva de la gráfica es una recta. Esto nos hace decir que las variables distancia (d o x) tiempo (t) son directamente proporcionales. Y si es así entonces hay una razón entre ellas, esa razón la encontramos a través del calculo de la pendiente de la recta.

El teorema se expresa de la siguiente manera: sea v la velocidad del movimiento rectilíneo uniforme considerado. Si en el instante t_o el móvil está en el punto M_o,

de abscisa x_o, y en el instante está en el punto M de abscisa x, como el espacio recorrido es proporcional al tiempo: (x-x_o)/(t-t_o )=v

Por lo tanto, se puede decir que la pendiente en el gráfico d-t representa la rapidez del objeto que se mueve, o sea, la velocidad: v=d/t

DISEÑO EXPERIEMENTAL

Materiales o Cronómetro o Regla graduada, de un metro de longitud o Aceite de cocina o Gotero o Agua

o Cilindro de vidrio de 1.30m de longitud (lámpara de gas neón limpia)

Magnitudes físicas a medir o La posición “x” de la gota de agua, respecto a un punto de referencia

arbitrario. Se tomarán cuatro mediciones de .10m c/u. o El tiempo “t” que tarda la gota en llegar a la posición “x”. esto es, el

tiempo que tarda una gota de agua en bajar cada .10m. Esta medición se tomará en segundos.

Procedimientos

1. Llenar el cilindro con aceite, dejando un espacio de 3cm.

2. Acumule un poco de agua del Beacker con el gotero

3. Dejar caer una gota de agua dentro del cilindro de vidrio

4. Tomar el tiemp0 en que tarda en recoger cada 0.10m.

5. Tabular los datos experimentales

6. Dibujar la grafica de d-t y calcular la pendiente de la grafica

7. Dibujar la gráfica de la pendiente contra tiempo

Diagrama del diseño experimental

Resultados: Experiencia de la gota de agua

o Tabla 1

No. Posición x(m) Tiempo t(s) 1 0.10 10 2 0.20 14 3 0.30 18 4 0.40 22

o Diagrama de posición contra tiempo

o La pendiente de la curva

m =(0.40-0.10)/(22-10)=2.5*〖10〗^(-2)

o Diagrama de la pendiente contra tiempo

0.000

0.005

0.010

0.015

0.020

0.025

0.030

0 5 10 15 20 25

v(m/s)

t(s)

Grafica v-t

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0 5 10 15 20 25

x(m)

t(s)

Grafica x-t

Lineal (Grafica x-t)

o Preguntas y actividades:

¿Qué interpretación física tiene la pendiente de la grafica posición contra tiempo? Que la velocidad es constante. Esto se debe a que el movimiento del objeto en cuestión se mueve porciones de distancia en tiempos iguales, es decir que cada 4 segundos la gota de agua se mueve 0.10m. Entonces decimos que la gota de agua se mueve a 2.5*10⁻² m/s o que cada segundo se mueve 0.025m.

Encuentre una expresión matemática de la partícula en función del tempo Sí m=(y_2-y_1)/(x_2-x_1 ) y m=(x_f-x_0)/(t_f-t_o ) , o sea m=x/t entonces v=x/t Entonces: la velocidad es igual a la distancia recorrida partido el tiempo transcurrido

Determine la posición de la de la llama después de 5 minutos 5 minutos equivale a 300 segundos:

La velocidad es de 2.5*10⁻²m/s

x=(2.5*〖10〗^(-2) m⁄s)*(300s)=7.5m

En 5 minutos la posición de la llama será de 7.5m, o sea 750cm

Discusión de Resultados o Tanto los datos estadísticos de la tabla 1 como el diagrama de d-t

muestra efectivamente que se trata de Movimiento Rectilíneo Uniforme. Los intervalos de posición y tiempo son iguales, es decir que tal y como lo muestran los datos obtenidos cada 4 segundos la gota de agua se mueve 10cm.

o La pendiente de la curva de la gráfica de d-t demuestra que la velocidad de la gota de agua en cuestión es constante. Esto se debe a que, como hemos dicho, el movimiento del objeto en cuestión se mueve porciones de distancia iguales en fracciones de tiempos equitativas, es decir que la gota de agua se mueve 0.025m en cada segundo transcurrido o que, en

otras palabras, la gota de agua se mueve a 2.5*10⁻² m/s.

o La pendiente de la curva de v-t nos muestra que la aceleración igual a 0. Como se ha especificado en el marco teórico, un movimiento es rectilíneo cuando el móvil u objeto en movimiento describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula.

CONCLUSIONES

PRIMERO: concluimos que, después de observar y analizar los datos estadísticos, la experiencia realizada en el laboratorio efectivamente corresponden al Movimiento Rectilíneo Uniforme, esto principalmente porque se observaron las siguientes características:

o Movimiento que se realizó es rectilíneo.

o La velocidad observada es constante ya que tiene magnitud y dirección constantes.

o Aceleración nula.

Obtenidos los datos estadísticos se pudo determinar la gráfica que corresponde a posición contra tiempo y así mismo a la gráfica correspondiente a la velocidad contra tiempo.

Los datos proporcionados, facilitaron los datos necesarios para poder proponer la ecuación correspondiente para encontrar la velocidad en función de la posición y el tiempo, tal y como se puede observar en el apartado de los resultados. Y esto también se debe a que no hubo ninguna complicación a lo largo de los procesos que se llevaron acabo.

POR ÚLTIMO: de acuerdo a la hipótesis propuesta al inicio podemos concluir satisfactoriamente que efectivamente el movimiento propuesto corresponde al Movimiento Rectilíneo Uniforme.

RECOMENDACIONES

Tener equipo suficiente en el laboratorio para que cada mesa de trabajo pueda realizar el procedimiento con más tiempo. Ya que solo había un cilindro de vidrio para todo el laboratorio y estaba defectuoso.

Con respecto al inciso anterior, tomar en cuenta que no todos los estudiantes cuentan con cronómetro especial para tomar los datos que se necesitaban en la realización de la práctica. Será necesario proporcionar este instrumento para que no se encuentren complicaciones.

FUENTES DE CONSULTA

1. Ramón Garcia, Pelayo y Gross. Cinemática. En Enciclopedia Metódica Larousse. Volumen 5. Tercera edición. México 1991. Pp. 1639-1643.

2. AA.VV. El Movimiento de los Cuerpos. En Enciclopedia General Básica Mi Primaria. Editores Rezza. Barcelona 2000. Pp. 441-444

3. Verdugo Fabiani, Hermán. Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU). [En línea]. [28 de agosto de 2011]. Disponible en: http://docentesinnovadores.net/archivos/contenidos/3992/mru.pdf