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INFORME N° 1 DE LABORATORIO DE FÍSICATEMA: MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME YUNIFORMEMENTE ACELERADOINTEGRANTESGRUPO N° 3SECCIÓN: 3AFecha de realización : 21 de enero de 2021Fecha de entrega : 29 de enero de 20212021ÍNDICECAPÍTULO I3 Objetivos..........................................4 Marco Histórico...

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INFORME N° 1 DE LABORATORIO DE FÍSICA TEMA: MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME Y UNIFORMEMENTE ACELERADO INTEGRANTES

GRUPO N° 3 SECCIÓN: 3A Fecha de realización : 21 de enero de 2021 Fecha de entrega

: 29 de enero de 2021

2021

ÍNDICE

Página | 1

CAPÍTULO I 3

Objetivos……….…………………………..3

4

Marco Histórico……………………………3

5

Marco Teórico……………………………..5

CAPÍTULO II 6

Descripción del material………………….9

7

Procedimiento del experimento…………11

8

Datos Obtenidos………………………….12

9

Análisis e Interpretación de datos………13

10 Cálculos y Resultados……………………17 CAPÍTULO III 11 Cuestionario……………………………....15 12

Conclusiones y Recomendaciones…….16

13

Bibliografía………………………………..17

CAPÍTULO I

Página | 2

Este capítulo presenta los objetivos generales y específicos, así como los antecedentes nacionales e internacionales que cubrieron el tema, incluyendo las definiciones de los términos que se utilizarán a lo largo del informe.

OBJETIVOS Antes de la obra a realizar, se establece el siguiente objetivo general: Determinar el movimiento que realiza un determinado objeto, gracias a un buen manejo de los conceptos de cinemática y verificación experimental en el laboratorio de la Universidad Científica del Sur. ❖ Establecer características representativas del movimiento rectilíneo con aceleración constante ❖ Analizar la implementación de relaciones matemáticas en los datos de posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo. ❖ Aprenda a manejar los instrumentos entregados para el avance de la investigación. ❖ Analizar correctamente los datos obtenidos de los instrumentos. ❖ Colaborar en equipo ante cualquier incertidumbre que exista.

MARCO HISTÓRICO En la vida cotidiana, observamos cómo los puntos que componen un cuerpo se mueven a lo largo de diferentes trayectorias, siendo estas el origen de los diversos análisis y trabajos experimentales que se realizan en todo el mundo. En estas condiciones, conviene subrayar algunas de estas investigaciones que contribuirán al trabajo que se realice en el laboratorio.

Sánchez.M (2015) Resolución de problemas como estrategias didácticas innovadoras utilizadas por el docente en el contenido del movimiento rectilíneo uniforme en la asignatura de ciencias naturales con estudiantes de séptimo grado de la esc. “Dr. Pedro Joaquín Chamorro cardenal “del Municipio de San Marcos departamento de Carazo; durante el II semestre del año 2015. Nicaragua-Jinopete 2015. El presente trabajo de investigación, resolución de problemas como estrategias didácticas innovadoras utilizadas por el profesor en el contenido del movimiento rectilíneo uniforme en el campo de las ciencias naturales con séptimo año escolar. "Dr. Pierre Joaquín Chamorro Cardenal” del municipio de San Marcos, departamento de Carazo; en el segundo semestre de 2015. Su objetivo es ante todo identificar estrategias de enseñanza y aprendizaje utilizadas por el maestro en el Página | 3

desarrollo del contenido del movimiento rectilíneo uniforme, en el estudiantes de séptimo grado en Esc. "Dr. Pedro Joaquín Chamorro Cardenal ”. Igual. Verificar el uso correcto de la resolución de problemas para desarrollar contenido de movimiento rectilíneo uniforme como una estrategia didáctica innovadora para los alumnos de séptimo año de dicho colegio. Para proponer la aplicación de la resolución de problemas como una estrategia didáctica innovadora y así mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje en el contenido del movimiento rectilíneo uniforme en estudiantes de séptimo grado. La implementación de nuevas estrategias metodológicas por parte de profesores que se resisten a la implementación de estrategias más innovadoras, esto es un problema en educación actual, por lo que consideramos muy interesante realizar un análisis investigativo sobre la aplicación de estos en el campo de las ciencias naturales en el contenido del movimiento Rectilíneo uniforme. Presentar la información recopilada en diferentes momentos del trabajo y que puede servir como guía para repensar otras perspectivas que contribuyan a mejorar la calidad del proceso de aprendizaje para resolver problemas de movimiento rectilíneo uniforme. La investigación tuvo un enfoque cualitativo ya que no usamos datos numéricos sino la experiencia de los informantes. Nuestra investigación es descriptiva y transversal. porque se desarrolló en poco tiempo. Reyna. M (2015) La modelización matemática en el estudio de las ecuaciones diferenciales en un curso de la carrera de ingeniería de la universidad nacional del callao. Peru - Callao 2015. En la educación universitaria y en las carreras de ingeniería, los estudiantes necesitan desarrollar habilidades y habilidades matemáticas que contribuyen a la comprensión y el avance de las ciencias. Este trabajo de investigación tiene como objetivo contribuir a la aprender ecuaciones diferenciales a través del modelado matemáticas, para lo cual necesitamos estrategias de enseñanza-aprendizaje, estas estrategias deben considerar el modelado. Esta investigación contribuirá al proceso de enseñanza aprender ayudando a los estudiantes a estimular su capacidad para relacionar las matemáticas con los fenómenos del mundo real que involucran variación. Y también porque a través de este enfoque, los estudiantes pueden tomar decisiones sobre estos fenómenos, basándose en información contenido en un modelo matemático, que se utilizará para tomar decisiones correctas de un profesional. Los resultados de esta investigación pretenden ser una contribución a la metodología de la enseñanza, que, a través de la modelización matemática Contribuir al aprendizaje de ecuaciones diferenciales por parte del alumno de Ingeniería de la Universidad Nacional del Callao, indicado en el hipotesis.

MARCO TEÓRICO A continuación se mencionan los términos básicos para realizar el desarrollo. A partir de los generales hasta los específicos.

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MOVIMIENTO El movimiento es uno de los fenómenos físicos más evidentes, al ser fácilmente observable. Su estudio nos permite entender la circulación de objetos con los que a buen seguro estás familiarizado, como trenes, coches y aviones. Pero también nos sirve de base para el estudio de otros menos comunes, como satélites, planetas, estrellas y muchos más La rama de la Física que se encarga del estudio de este fenómeno es la cinemática, que estudia las leyes del movimiento sin tener en cuenta las causas que lo han producido. En este tema presentaremos estas leyes, utilizando para ello dos herramientas matemáticas fundamentales: los vectores y las derivadas.

SISTEMA DE REFERENCIA El sistema de referencia son el conjunto de coordenadas de espacio-tiempo que se usan para poder determinar la posición de un punto en el espacio. Un sistema de referencia puede ser situado mediante el ojo de un observador. El ojo puede estar parado o en movimiento. La trayectoria descrita por un móvil depende del sistema de referencia que arbitrariamente elijamos. En el ojo de la escena se sitúa nuestro sistema de referencia; modifica su posición y su velocidad y la velocidad del móvil (punto rojo) y verás cómo puede llegar a cambiar lo que percibe el ojo, en función de dónde esté y cómo se mueva.

CINEMÁTICA La cinemática es una rama de la física que estudia el movimiento de los objetos sólidos y su trayectoria en función del tiempo, sin tomar en cuenta el origen de las fuerzas que lo motivan. Para

eso, se toma en consideración la velocidad (el cambio en el desplazamiento por unidad de tiempo) y la aceleración (cambio de velocidad) del objeto que se mueve.

*TRAYECTORIA Trayectoria indica un recorrido o camino. Con respecto al desplazamiento espacial, en cinemática, se conoce como trayectoria a la representación gráfica lineal que se forma con la unión de los puntos colocados en las diferentes posiciones que un cuerpo va adoptando en su movimiento, y que es dependiente del punto de vista del observador . Si las posiciones que el punto va tomado se ubican en una misma línea recta, o sea el movimiento es rectilíneo, como ocurre con la trayectoria de la luz, el desplazamiento coincide con la trayectoria. Un balón, al lanzarse hace una trayectoria parabólica. Un ejemplo de la trayectoria vista desde arriba y de ojo del usuario.

TIEMPO En física se llama tiempo a una magnitud que sirve para medir la duración o la separación de uno o más acontecimientos. El tiempo se representa con la variable t, su unidad de medición en el Sistema Internacional es el segundo , en un marco sexagesimal y el aparato con el que se mide es el reloj. Dentro de las consideraciones físicas, se la considera una variable que, combinada con otras, permite determinar la posición, el movimiento, la velocidad y muchas otras magnitudes de un objeto o sistema.

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME (MRU) Es un movimiento de un cuerpo que siguiendo una linea recta, tiene velocidad constante. En física, el movimiento rectilíneo uniforme puede ser observado dentro de un plano, en un eje de coordenadas, donde el movimiento es en línea recta desplazándose hacia una dirección. Es uniforme porque las variables de velocidad y tiempo en la recta es constante.

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VELOCIDAD MEDIA La velocidad media de un objeto se define como la distancia recorrida por un objeto dividido por el tiempo transcurrido. La velocidad es una cantidad vectorial y la velocidad media se puede definir como el desplazamiento dividido por el tiempo. Para el caso especial de movimiento en línea recta en la dirección x, la velocidad media toma la forma de:

La Ecuación 1 se puede escribir de la siguiente forma:

Mientras tanto la medida del tiempo puede ponerse en marcha en cualquier instante, podemos realizar t1 = 0 y t2 igual cualquiera de los tiempos. Entonces, si X0 es la abscisa cuando el tiempo es 0 (x0 es la posición inicial) y x es la abscisa en el instante t, la segunda ecuación se convierte en:

VELOCIDAD INSTANTÁNEA La velocidad física de un cuerpo en un punto o velocidad instantánea es la que tiene el cuerpo en un instante específico, en un punto determinado de su trayectoria. Se define la velocidad instantánea o simplemente velocidad como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo considerado tiende a 0. También se define como la derivada del vector de posición respecto al tiempo. Su expresión viene dada por:

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MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO (MRUV) El movimiento rectilíneo uniformemente variado o MRUV es un movimiento que ocurre sobre una línea recta con aceleración constante. En el MRUV la aceleración es constante, nunca va a cambiar, siempre es la misma. Mucha atención, lo constante es la aceleración, no la velocidad.

Por último, un ejemplo con los datos reemplazados

ACELERACION MEDIA La aceleración media de la partícula o móvil cuando se mueve de un punto P hasta un punto Q se define como a razón de cambio de velocidad al tiempo transcurrido:

ACELERACIÓN INSTANTÁNEA Es la aceleración en cierto instante o en determinado punto de su trayectoria, se define del mismo modo que la velocidad instantánea, por lo cual realizando un análisis similar se define como:

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CAPÍTULO II DESCRIPCIÓN DEL MATERIAL En las siguientes líneas se explicarán los instrumentos utilizados en el laboratorio para la ejecución del proyecto.

❖ Móvil pascar Hechos de plástico de policarbonato, estos carros pesan solo 250 gramos y cada carro contiene un pistón de resorte, imanes y correas de velcro para estudios de colisión. Su función es como un objeto que hace movimiento.

❖ Carril de aluminio Sirve como índice para el móvil pascual. Tiene una longitud de 90cm y se puede utilizar plano o inclinado, esta vez lo manejaremos con pendiente.

❖ 2.0 M de Hilo negro

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Se usa para suspender el peso del móvil pascal.

❖ Set de masas Se utilizan 2 masas; cada masa pesa 250 kg; esto se usa para acelerar el pascal mobile en el ejercicio MRUV

❖ Polea Sirve para facilitar los pesos contrarios.

❖ ❖ ❖ Peso Ayuda al contrapeso a avanzar a través de la polea.

❖ Cronómetro Instrumento para calcular el tiempo transcurrido en el de aluminio. En este caso, ya tenemos el tiempo transcurrido.

carril

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PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO Primera Actividad (MRU): 1. Colocar el móvil PASCAR sobre el carril de movimiento uniforme 2. Regule la velocidad, de modo que recorra el carril entre aproximadamente 2,96 a 3,05 segundos. 3. Inicie la toma de datos. 4. Controla el tiempo con un cronometro. 5. Repita el proceso hasta completar 10 mediciones. 6. Completar la tabla (1) con los tiempos de las 10 mediciones 7. Utilice la tabla (2) para anotar sus resultados.

Segunda actividad (mruv): 1. Coloque el Móvil PASCAR en la posición inicial. 2. Use las masas de 250g para la medición. 3. Inicie la toma de datos soltando el carro y oprimiendo el botón inicio en el cronometro 4. Verificar que la toma de datos del tiempo sea entre 1,16 a 1,41 segundos 5. Colocar los datos de medición del tiempo de los 10 intentos en la tabla (3) 6. Utilice las fórmulas para determinar la velocidad y la aceleración media. 7. Repita el proceso hasta completar 10 mediciones.

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8. Utilice la tabla (4) para anotar sus resultados.

DATOS OBTENIDOS Primera actividad (mru) Número de Medición

1

2

Velocidad media (m/s)

0,30

0,30

0,30

Longitud Recorrida (m)

0,9

0,9

Segunda Actividad (mruv) Número de 1 2 Mediciones

3

4

5

6

7

8

9

10

0,29

0,30

0,30

030

0,30

0,29

0,30

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

3

4

5

6

7

8

9

10

0,74 0,69 0,73 0,66 0,64 0,73 0,65 0,69 0,69 0,66 Velocidad Media (m/s) Aceleración Promedio (m/s2) Longitud Recorrida (m)

1,23 1,72 1,17 0,96 0,91 1,17 0,95 1,72 1,72 0,96 0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

0,9

ANALISIS E INTERPRETACION DE DATOS Primera actividad (MRU): Se realizó un experimento para hallar la velocidad media en 10 intentos. A partir de ello, determinamos lo siguiente: Velocidad

0,30

0,30

0,30

0,29

0,30

0,30

030

0,30

0,29

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0,30

media (m/s)  La velocidad media se encuentra en un rango de tiempo entre 0.29 y 0.30 segundos  No hay mucha variación en la velocidad Segunda actividad (MRUV): En este caso, presentábamos la longitud recorrida y el tiempo de los 10 intentos; por lo cual, encontramos la aceleración promedio. Por lo cual, con los resultados determinamos que:

Aceleración Promedio (m/s2)

1,23 1,72 1,17 0,96 0,91 1,17 0,95 1,72 1,72 0,96

 La aceleración se encuentra en un rango de 0,91 y 1,72 m/s2  El tiempo de recorrido no presentaba relación con la aceleración promedio

CÁLCULOS Y RESULTADOS PRIMERA ACTIVIDAD (MRU): Hallaremos la velocidad media Longitud: x= 0.90 Formula: x=v.t  x/t = v A) 0.90/2.96=v v= 0.30 m/s C) 0.90/3.03=v v= 0.30 m/s E) 0.90/3.02=v v= 0.30 m/s

B) 0.90/3.00=v v= 0.30 m/s D) 0.90/3.06=v v= 0.29 m/s F) 0.90/ 3.01=v v= 0.30 m/s

G) 0.90/3.04=v v= 0.30 m/s

H) 0.90/3.05=v v= 0.30 m/s

I) 0.90/3.06=v v= 0.29 m/s

J) 0.90/2.96=v v= 0.30 m/s

SEGUNDA ACTIVIDAD (MRUV): Hallaremos la velocidad media Longitud: x= 0.90 Formula: x=v.t  x/t = v

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A) 0.90/1.21=v v= 0.74 m/s

B) 0.90/1.31=v v= 0.69 m/s

C) 0.90/1.24=v v= 0.73 m/s

D) 0.90/1.37=v v= 0.66 m/s

E) 0.90/1.41=v v= 0.64 m/s

F) 0.90/1.24=v v= 0.73 m/s

G) 0.90/1.38=v v= 0.65 m/s

H) 0.90/1.31=v v= 0.69 m/s

I) 0.90/1.31=v v= 0.69 m/s

J) 0.90/1.36=v v= 0.66 m/s

Con la segunda actividad, hallaremos la aceleración promedio. Formula: x=vo.t+1/2at2  x=1/2at2 2x/t2=a A) 2(0.90) / (1.21) 2 = a a= 1.23 m/s2 C) 2(0.90) / (1.24)2= a a= 1.17 m/s2 E) 2(0.90) / (1.41)2= a a= 0.91 m/s2 G) 2(0.90) / (1.38)2= a a= 0.95 m/s2 I) 2(0.90) / (1.31)2= a a= 1.72 m/s2

B) 2(0.90) / (1.31)2= a a= 1.72 m/s2 D) 2(0.90) / (1.37)2= a a= 0,96 m/s2 F) 2(0.90) / (1.24)2= a a= 1.17 m/s2 H) 2(0,90) / (1.31)2= a a= 1.72 m/s2 J) 2(0.90) / (1.36)2= a a= 0.97 m/s2

CAPÍTULO III Página | 14

CUESTIONARIO 3. Realice un ajuste lineal sobre la gráfica velocidad vs. tiempo de la primera actividad y por extrapolación determine la velocidad del móvil para t = 15 seg. y compare este valor con el obtenido usando las ecuaciones dadas en clase.

5. ¿Existirá fricción entre el carro y el carril?, ¿Por qué no se toma en cuenta? - Si, no se toma en cuenta porque el cuerpo (carril y móvil Pascar) están inmóviles. 6. Cuando la velocidad es constante, ¿difiere la velocidad media en un intervalo de tiempo cualquiera de la velocidad instantánea en un instante cualquiera? - Cuando la velocidad es constante siempre va a ser la misma. Por ello, la velocidad instantánea siempre serán las mismas. 7. ¿Puede un cuerpo tener rapidez constante y a la vez tener velocidad variable? - Sí, ya que es una cifra escalar, únicamente nos brinda que tanto va a avanzar el cuerpo en relación con el tiempo y la velocidad, por otro lado, al ser vectorial, también nos indica también una dirección, un sentido y un punto de aplicación. 8.¿Qué se observaría en la gráfica velocidad vs. tiempo para un móvil si la aceleración no fuese constante? - Si fuses constante la aceleración la velocidad varia, la cual en el grafico se observa pendientes positivas y negativas durante el transcurso. 9.¿Es el MRU un caso especial del MRUV cuando la aceleración es nula? - Sí, porque en la fórmula de posición del MRU y MRUV muestra que la velocidad no cambia si la aceleración es nula; por ello, sería el MRU. 10. ¿En que se modificarían los cálculos para la velocidad y aceleración del móvil si se tuviese en cuenta la resistencia del aire? Página | 15

- Se modificaría la velocidad en el MRU y el MRUV, ya que el MRU presentaría un cambio en su velocidad; así como, el MRUV, pero este presentará un cambio mayor en la velocidad teórica y experimental.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Al realizar el experimento concluimos que el tiempo que demora un objeto de un punto A hacia un punto B, se puede variar por motivos externos, así como también la pendiente, el cual se tuvo que calibrar. Dando como consecuencia la disminución del tiempo Ante esto, se recomienda lo siguiente:

   

Tener impresa una guía de laboratorio ya que esto facilita la toma de apuntes Se debe tomar en cuenta que las medidas varían de acuerdo a la rapidez de atención del observador Facilitaría el trabajo contar con un cronómetro el cual se active y detenga de acuerdo a lo se necesite Al obtener más datos posibles, las fórmulas se vuelven más sencillas.

BIBLIOGRAFÍA Diaz, S. (2010). Estrategias de enseñanza y material de apoyo para físicaI. México. Recuperado de: http://mwm.cimav.edu.mx/wp-content/uploads/2...