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8/17/2019 Prac4. Movimiento en Dos Dimensiones

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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICADE LA FUERZA ARMADA

NÚCLEO LARADIVISION ACADEMICA

COORDINACION CARRERA INGENIERIA DE SISTEMAS

LABORATORIO DE LABORATORIO DE FISICA I

GUIA No. 4(MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES)

NOVIEMBRE 2013


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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADANÚCLEO LARA

DIVISION ACADEMICACOORDINACION CARRERA INGENIERIA DE SISTEMAS

INTRODUCCIÓN

El movimiento de una partícula en dos dimensiones es la trayectoria de la partícula en un plano (vertical,horizontal, o en cualquier otra dirección del plano).Las variables a las que está sometida la partícula son dos y por eso se le denomina movimiento en dos dimensiones.

Mediante la combinación de los principios del movimiento uniformemente acelerado y el cálculo de

vectores, podemos describir el movimiento en dos dimensiones, así como la verdadera naturaleza vectorial deldesplazamiento, la velocidad y la aceleración. De hecho, solo hasta este punto adquiere sentido la expresión de“el cambio de dirección también es una aceleración”.

Con las herramientas del movimiento en dos dimensiones podemos describir desde el movimiento desatélites, hasta el movimiento de electrones en un campo eléctrico, hasta el lanzamiento de proyectiles.

El movimiento de un proyectil es un ejemplo clásico del movimiento en dos dimensiones con aceleraciónconstante. Un proyectil es cualquier cuerpo que se lanza o proyecta por medio de alguna fuerza y continúa enmovimiento por inercia propia. Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actúa es laaceleración de la gravedad. La gravedad actúa para influenciar el movimiento vertical del proyectil. Elmovimiento horizontal del proyectil es el resultado de la tendencia de cualquier objeto a permanecer enmovimiento a velocidad constante.

NORMAS PARA EL USO DE LABORATORIO DE FISICA I

El Docente y el Auxiliar:

Responsable del uso adecuado de los equipos e instrumentos asignados.Informar sobre daños a equipos e instrumentos del laboratorio.

El Estudiante:

Responsable del orden y la limpieza del laboratorio. No ingerir alimentos. No fumar. No llevar camisa suelta, cadenas, anillos, reloj de pulsera, esclavas ni bolígrafos metálicos. No realizar el encendido de equipos, salvo indicación contraria del docente.Lo último en conectar es la fuente de alimentación.Al terminar la práctica, informar al docente o auxiliar.


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1) ACTIVIDAD DE PRE PRACTICA

PRELABORATORIO:1.- Cuándo se patea un balón de fútbol con cierto ángulo de inclinación, ¿cuánto vale la velocidad vertical en el punto más alto que alcanza el balón?2.- ¿Por qué un proyectil adquiere un movimiento parabólico?3.- Si un avión viaja a 400 km/h cuando deja caer un paquete, ¿cuánto vale la velocidad inicial del paquete en el

eje x (vox) cuánto vale la velocidad inicial en el eje y (voy)?

2) OBJETIVOS:

General: Analizar experimentalmente situaciones cuerpo en movimiento en dos dimensiones

Específicos: Experimentar con cuerpos en movimientos en dos dimensiones

Calcular magnitudes físicas del movimiento en dos dimensiones.

3) MARCO TEÓRICO

Movimiento dos dimensiones

Cuando pateas un balón, el balón hace un movimiento en dos dimensiones llamado tiro parabólico.

Se le llama en dos dimensiones, porque la posición de la partícula en cada instante, se puede representar por doscoordenadas, respecto a unos ejes de referencia.

El movimiento en 2 dimensiones es cuando la partícula se mueve tanto horizontal como verticalmente (por así

decirlo).El movimiento de una partícula en dos dimensiones es la trayectoria de la partícula en un plano (vertical,horizontal, o en cualquier otra dirección del plano).Las variables a las que está sometida la partícula son dos y por eso se le denomina movimiento en dos dimensiones.

Movimiento de Proyectiles

Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actúa sobre él es la gravedad. Hay una variedad deejemplos de proyectiles: un objeto que se lanza desde un precipicio es un proyectil; un objeto que se lanzaverticalmente hacia arriba es también un proyectil; y un objeto es qué lanzado hacia arriba en ángulo tambiénestá un proyectil. Todos estos ejemplos se dan con la condición de que la resistencia del aire se considera

insignificante.Un proyectil es cualquier objeto que se proyectara una vez que continúa en el movimiento por su propia inerciay es influenciado solamente por la fuerza hacia abajo de la gravedad.

Los tipos de proyectiles que hay son los siguientes:

Por definición, un proyectil tiene solamente una fuerza que actúa sobre él, esta es la fuerza de gravedad. Sihubiera alguna otra fuerza que actuara sobre un objeto, ese objeto no sería un proyectil.Así, en el diagrama de cuerpo libre para un proyectil, se mostraría una sola fuerza que actúa hacia abajo y la "fuerza de gravedad”. Esto quiere decir que sin importar si un proyectil se está moviendo hacia a bajo, haciaarriba, hacia arriba y hacia la derecha, o hacia abajo y hacia la izquierda, el diagrama del libre-cuerpo del


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proyectil todavía está según lo representado en el diagrama de abajo. Por definición, un proyectil es cualquierobjeto sobre el cual la única fuerza sea gravedad.Suponiendo que se tienen dos muchachos jugando béisbol, como se muestra en la imagen.

La trayectoria que sigue la pelota (o proyectil) es parabólica, además sale con una velocidad vo . El vectorinicial v cambia con el tiempo tanto de magnitud como en dirección. El cambio en el vector es el resultado de laaceleración y negativa. La componente x de la velocidad permanece constante en el tiempo debido a que no hay

aceleración a lo largo de la dirección horizontal. Además, la componente y de la velocidad es cero en el puntomás alto de la trayectoria.

Se denomina proyectil a cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y a continuación sigue unatrayectoria determinada por la fuerza gravitacional que actúa sobre él y por la resistencia de la atmósfera. Elcamino seguido por un proyectil se denomina trayectoria.

El movimiento parabólico esta descrito en términos de su posición, su velocidad, y su aceleración. Cuando unobjeto es lanzado con cierta inclinación respecto a la horizontal y bajo la acción solamente de la fuerzagravitatoria su trayectoria se mantiene en el plano vertical y es parabólica.

Ejemplos:El tiro parabólico es un ejemplo de movimiento realizado por un cuerpo en dos dimensiones o sobre un plano.Algunos ejemplos de cuerpos cuya trayectoria corresponde a un tiro parabólico son:•Proyectiles lanzados desde la superficie de la Tierra o desde un avión. •Una pelota de fútbol al ser despejada por el portero. •Una pelota de golf al ser lanzada con cierto ángu lo respecto al eje horizontal.

CARACTERISTICAS DEL MOVIMIENTO PARABOLICO

a) El vector aceleración total permanece constante en modulo y dirección b) Es un movimiento compuesto

c) Según el principio de independencia el movimiento en cada uno de los ejes es independiente y ocurre enforma simultánea.d) El movimiento parabólico es bidimensional, lo cual implica que muestras variables de estudiodesplazamiento, velocidad y aceleración únicamente podrán descomponerse en los dos ejes constituyentes del plano donde se realiza el movimiento.e) Nuestro estudio se puede generalizar a todo movimiento de un punto dentro de un medio cualquierasiempre que sobre tal punto actúen una velocidad inicial y una aceleración constante que formen ángulo entre síEn el movimiento de proyectiles despreciamos la resistencia del aire, simplificación que nos permite considerara la trayectoria como una parábola simétrica.e-2) Para desarrollar las ecuaciones consideramos un tiro parabólico en el plano x-y, la aceleración que actúasobre la partícula es la gravedad, simbólicamente – Ayi = -gi está en la dirección negativa Y, por lo tanto en

este eje tendremos un movimiento será rectilíneo uniforme.Asumiremos que el movimiento empieza en el origen del plano coordenado xy.

Ecuaciones: Sea un proyectil lanzado desde un cañón. Si elegimos un sistema de referencia de modo que ladirección Y sea vertical y positiva hacia arriba, a y = - g y a x = 0. Además suponga que el instante t = 0, el proyectil deja de origen (X i = Y i = 0) con una velocidad Vi.Si Vi hace un ángulo qi con la horizontal, a partir de las definiciones de las funciones sen y cos se obtiene:Vxi = Vi cos θ Vyi = Vi sen θi


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Como el movimiento de proyectiles es bidimensional, donde ax = 0 y ay = -g, o sea con aceleración constante,obtenemos las componentes de la velocidad y las coordenadas del proyectil en cualquier instante t, con ayuda delas ecuaciones ya utilizadas para el M.R.U.A. Expresando estas en función de las proyecciones tenemos:X = Vxit = Vi cos θi ty = Vyi t + ½ at2Vyf = Vyi + at2ay = Vyf2 - Vyi2

Si un proyectil es lanzado horizontalmente desde cierta altura inicial, el movimiento es semi-parabólico.Las ecuaciones del movimiento considerando Vyi = 0 serían:X = Vxi ty = yo - ½ gt2

4.) DESARROLLO DE LA PRÁCTICAActividad 1:Materiales: Papel Carbón Hilo

Piedra (pequeña)

Hoja de papel blanca Metras

Rampa acanalada

Cinta métrica Adhesivo

Usando la rampa acanalada y las ecuaciones de movimiento en dos dimensiones, calcular el valor de lavelocidad inicial de un cuerpo lanzado horizontalmente.

Y

R

1.

Utilizando una plomada marca un punto situado verticalmente debajo del borde de la mesa.

2. Prueba dejando caer una metra por la rampa acanalada y observa a que distancia de la mesa cae.

3. Coloca una hoja blanca encima de una hoja de papel carbón en el punto aproximado de la caída.

4. Mide el alcance de la metra. Repite la operación cuatro (4) veces y toma un valor promedio.

5. Utilizando las ecuaciones correspondientes calcula la velocidad inicial de la metra.

Ecuaciones:


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Actividad 2: Actividad virtualSigue las instrucciones de la actividad virtual y determina el alcance y la altura máxima de la de la partícula endos casos: 1.- Cuando la velocidad v x = 40 m/s y v y = 60 m/s 2.- Cuando la velocidad v x = 40 m/s y v y = 60 m/shttp://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/parabolico/parabolico.htm NOTA: Realizar un dibujo de cada una de las actividades realizadas.

5. ACTIVIDAD POST – PRÁCTICA.

Elaborar un informe de acuerdo a las normas establecidos por la UNEFA.Resolver:

1.- ¿La altura desde donde cae un cuerpo que realiza un movimiento horizontal en dos dimensiones influye en elalcance del cuerpo?2.- ¿Para qué se usó la plomada en la experiencia realizada?3.- Si un avión quiere dejar caer un paquete en una isla, ¿lo debe dejar caer antes, encima o después de la isla?4.- ¿Por qué al movimiento que se estudió en la práctica se llama movimiento parabólico?

6. BIBLIOGRAFÍA

1. Ibarra Juan C. Guía Práctica para Laboratorio de Física I. Universidad Nacional ExperimentaPolitécnica de la Fuerza Armada Nacional. Núcleo Lara. Lara. Venezuela (2013)

2.

Área de Física. Laboratorio de Física. Núcleo universitario “Rafael Rangel” Universidad de los Andes.Trujillo. Venezuela (2010)3. Raymond Serway. Física. Tomo I. Editorial Interamericana4.

Resnick y Halladay. Física para Estudiantes de Ciencias e Ingeniería. Editorial Continental. México.5. Área de física. Laboratorio de Física. Núcleo Universitario “Rafael Rangel” Universidad de los Andes.

T r u j i l l o V e n e z u e l a6. http://www.monografias.com/trabajos82/mediciones-errores-laboratorio-fisica/mediciones-errores-

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