Laboratorio fisica 1 - mcu PDF

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“Movimiento circular uniforme” Resumen: En este informe se aplicaron y profundizaron los conocimientos adquiridos durante la clase teórica relacionadas con el movimiento circular uniforme, además, se muestra el resultado del procedimiento experimental sobre este movimiento obtenido a través de un applet. El movimiento circular uniforme es un movimiento de trayectoria circular cuya velocidad angular es constante, lo que significa que se recorren ángulos iguales en tiempos iguales, y es por esta razón que en el presente trabajo se obtuvo un gráfico de tipo lineal. De igual forma se entiende entonces que cualquier variación en el radio o los radianes afectará el valor final. 

Objetivo general: Estudiar y comprender el movimiento circular uniforme.

Palabras claves: Frecuencia, periodo, radio y velocidad angular.

Introducción: En este informe se presentarán los resultados del procedimiento experimental hecho en base al movimiento circular uniforme, la problemática planteada se fundamentará en el análisis de gráficos y resultados obtenidos mediante el proceso experimental. Siendo el propósito del informe entender y aprender de mejorar manera este tipo de movimiento.  Objetivo general: Estudiar y comprender el MCU.  Objetivos específicos:  Identificar el tipo de gráfico del MCU.  Analizar como la variación del radio puede generar cambios en el movimiento. Marco teórico: Movimiento circular uniforme (MCU): Cuando la trayectoria de un cuerpo es una circunferencia y posee una velocidad angular constante, además su aceleración angular y tangencial son nulas (Fernández y Coronado, 2013). Velocidad angular: La velocidad angular (ω) es el arco recorrido (θ), expresado en radianes por unidad de tiempo. La velocidad angular se expresa en radianes/segundos (rad/s) o también en mecánica suele expresarse en revoluciones por minuto (r.p.m.).

Fórmula: ω=Δθ/Δt

Desplazamiento angular: Fernández y Coronado (2013) afirman que “el desplazamiento angular representa el ángulo recorrido. Viene dado por la diferencia entre una posición angular final φf y una posición angular inicial φi” Fórmula: θ =s/r Velocidad lineal o tangencial: Se denomina tangencial porque es tangente a la trayectoria, es un vector que resulta de la velocidad angular por el radio (Universo Formulas, consultado en 2018). Fórmula: V=ω × R. Frecuencia: Según la Real Academia Española (Consultado en 2018) “Repetición mayor o menor de un acto o de un suceso”. Fórmula: F=

ω 2π

Período: Según la Real Academia Española (Consultado en 2018) es el “Tiempo que tarda un fenómeno periódico en recorrer todas sus fases, (...)”. Fórmula: T=2π/ω Radián: Unidad de medida establecida por el Sistema Internacional (S.I.) para medir ángulos. Una circunferencia tiene 2π radianes (Fernández y Coronado, 2013). Radio: Según la Real Academia Española [RAE] (consultado en 2018) “Segmento lineal que une un punto cualquiera de la circunferencia o de la superficie de una esfera con su centro”. Aceleración centrípeta: “La aceleración centrípeta aparece como un cambio en la dirección y sentido de la velocidad”. (Fisic, consultado 12 de abril 2020). Fórmula: ac = ω²×r

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Variable dependiente: Ángulo recorrido en radianes (Delta O) Variable independiente: Tiempo

Materiales y método

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: Primero se debe ingresar al enlace applet. A continuación, el radio de la circunferencia se modifica hasta llegar a los 6 metros y su velocidad angular a los 2 radianes/segundos. Posteriormente se aprieta play para que la partícula comience su trayectoria circular y se pausa rápidamente, esto debe repetirse durante 7 veces consecutivas, anotando los diferentes resultados del tiempo y ángulo final que aparecen en la applet. Durante la simulación se debe procurar que la partícula no complete más de una vuelta de trayectoria.

Montaje:

Materiales: Computador y simulador on-line de movimiento circular uniforme (https://www.geogebra.org/m/tpyjGgVw ).

RESULTADOS: DATOS Tiempo (segundos) 0,3 0,4 0,9 1,1 1,4 1,7 2 2,2

Delta O (radianes) 0,6 0,8 1,8 2,2 2,8 3,4 4 4,4 GRÁFICO

Distancia final (rad)

Distancia final v/s Tiempo 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

f(x) = 2 x − 0 R² = 1

Linear ()

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Tiempo (s)

 

Variable dependiente: Ángulo recorrido en radianes (Delta O) Variable independiente: Tiempo

1. Grafique el ángulo en rad versus el tiempo, ¿qué tipo de gráfico se obtiene? Justifique su respuesta.

Distancia final (rad)

Distancia final v/s Tiempo 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

f(x) = 2 x − 0 R² = 1

Linear ()

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Tiempo (s)

 

El gráfico obtenido es el de una función lineal , ya que, describe distancias iguales en tiempos iguales. Además de esto su coeficiente de determinación ( R2 ) es igual a 1 y esto da a entender que se ajusta al modelo de datos dándonos una correlación perfecta.

2. Calcule la pendiente y el intercepto. Interprételos físicamente. 

Ecuación de la recta:



Pendiente: 2



Se da que la pendiente sería el equivalente a la velocidad angular, en este caso serían 2 rad/s en cada instante obtenido, por lo tanto ,es una velocidad que se mantiene constante. De esto se desprende que el movimiento circular uniforme describe el recorrido de distancias iguales en tiempos iguales.



Intercepto: (0,0)

y=2 x



El intercepto es (0,0) ya que las mediciones obtenidas fueron de un tiempo mayor que cero, por esto se da que la recta no intercepta en el eje de las ordenadas (Y) en ningún punto.

3. ¿Qué ocurriría si la velocidad angular, fuera negativa?, justifique su respuesta. 

Si la velocidad angular fuera negativa iría a favor de las manecillas del reloj, además si la velocidad tuviera algún tipo de aceleración se estaría refiriendo a un caso de movimiento circular uniformemente retardado , en este caso del experimento no influye la velocidad por ser constante.

Conclusión: La realización de este laboratorio consistió en la aplicación de los conocimientos teóricos del movimiento circular junto con materiales de laboratorio específicos(simulación). Así, obtuvimos los datos necesarios para ejecutar los procedimientos y cálculos correspondientes a través de la applet y obtener los datos solicitados por el docente. En síntesis, se puede decir que: -

El movimiento circular uniforme es un movimiento de 2 dimensiones y se ajusta al coeficiente de determinación 1.

-

El MCU es un movimiento de trayectoria circular cuya velocidad angular es constante, lo que significa que se recorren ángulos iguales en tiempos iguales. Así, gracias a los datos obtenidos y a la realización del gráfico, se obtuvo que el gráfico es de tipo lineal, ya que, describe ángulos iguales en tiempos iguales, y también el R2 da como resultado 1. -No influye el valor del tiempo en el cual se extraigan los datos, ya que por tener aceleración constante su velocidad angular será de 2 rad/seg.

Bibliografía:  

Marcia Morales. (-). MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME (M.C.U). 2019, de Geogebra Sitio web: https://www.geogebra.org/m/tpyjGgVw . Valcarce, A. (2014). FIS109A/07_Mov.2D.Circular.pdf. Recuperado el 10 de abril de 2019, de astro.puc.cl: http://www.astro.puc.cl

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Fernández, G. C. (Abril de 2013). FisicaLab. Obtenido https://www.fisicalab.com/apartado/magnitudes-angulares#contenidos

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Real Academia Española. (2018). RAE. Obtenido de http://dle.rae.es/?id=SdfO44A

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Real Academia Española. (2018). RAE. Obtenido de http://dle.rae.es/?id=IQkf76l

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Real Academia Española. (2018). RAE. Obtenido de http://dle.rae.es/?id=Zir6Ipf

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Real Academia Española. (2018). RAE. Obtenido de http://dle.rae.es/?id=V1GlXnv| V1HlZk4|V1HspiD|V1J0Z3h|V1LdofK|V1M4aB1

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Universo Formulas. (2018). Tu web de ciencias. Obtenido https://www.universoformulas.com/fisica/cinematica/velocidad-tangencial/

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