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Universidad Autónoma de Nuevo León FIME – Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Laboratorio de Física I

Práctica # 3 Movimiento en una Dimensión

Semestre AGOSTO – DICIEMRE 2017

Instructor: M.A. Emmanuel Meléndez

Brigada: 418

Matricula 1799371 1806994 1687052 1200257 1753717

Nombre Valeria Elizabeth Arizpe Garza Angelica Janeth Vargas Pérez Alan Daniel Moreno Verastegui Adrián Urbano Jimenez Cortes Isai Alejandro de la Rosa Rangel

14 de Septiembre del 2017

Programa Educativo IAS IAS IME IMA IAS

Práctica #3: Movimiento en una dimensión Marco teórico La cinemática es la rama de la mecánica que estudia la geometría del movimiento. El movimiento en una dimensión es el de un objeto a lo largo de una línea recta. En física se clasifica por categorías el movimiento en tres tipos:   

Traslacional Rotacional Vibratoria

La posición “x” de una partícula es la ubicación de la partícula respecto a un punto de referencia elegido que se considera el origen de un sistema coordenado. El movimiento de una partícula se conoce por completo si la posición de la partícula es el espacio. Es muy importante reconocer la diferencia entre desplazamiento y distancia recorrida. La distancia es la longitud de una trayectoria seguido por la partícula y el desplazamiento, es un ejemplo de cantidad vectorial. Una cantidad vectorial requiere la especificación tanto de dirección como de magnitud. Una cantidad escalar tiene un valor numérico y no dirección. La velocidad promedio de una partícula se define como el desplazamiento “x” de la partícula dividido entre el intervalo de tiempo “t” durante que ocurre dicho desplazamiento. La rapidez promedio de una partícula, una cantidad escalar, se define como la distancia total recorrida dividida entre el intervalo de tiempo total.

Velocidad promedio v prom=

vx prom=

∆x ∆t

Rapidez promedio

d ∆t

Los movimientos en una dimensión son aquellos en las que el cuerpo solo se desplaza en una dirección. El desplazamiento o variación posicional coincide con la distancia o espacio recorrido siempre que no exista cambio de sentido en el transcurso del movimiento. Dentro del Sistema de referencia se tomará el eje “x” cuando el movimiento sea horizontal y el eje “y” cuando sea vertical. Las magnitudes cinemáticas vectoriales operan en el movimiento rectilíneo en la dirección del movimiento, por lo que se emplean signos “+” y “-“



Un movimiento rectilíneo uniforme es aquel con velocidad constante y cuya trayectoria es una línea recta. Un ejemplo claro son las puertas correderas de un ascensor, generalmente se abren y cierran en línea recta y siempre a la misma velocidad. Características: 1. El espacio recorrido es igual que el desplazamiento. 2. En tiempos iguales se recorren distancias iguales. 3. La rapidez o celeridad es siempre constante y coincide con el módulo de la velocidad.



Un movimiento uniformemente acelerado es un movimiento rectilíneo con aceleración constante, y distinta de cero. Características: 1. La trayectoria es una línea recta y, por tanto, la aceleración normal es cero. 2. La velocidad instantánea cambia su módulo de manera uniforme: aumenta o disminuye en la misma cantidad por cada unidad de tiempo. Esto implica el siguiente punto. 3. La aceleración tangencial es constante. Por ello la aceleración media coincide con la aceleración instantánea para cualquier periodo estudiado.



En la caída libre un objeto cae verticalmente desde cierta altura H despreciando cualquier tipo de rozamiento con el aire o cualquier otro obstáculo. Se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (m.r.u.a) en el que la aceleración coincide con el valor de la gravedad.



El tiro vertical es un movimiento sujeto a la aceleración gravitacional, solo que ahora es la aceleración la que se opone al movimiento inicial del objeto. El tiro vertical comprende subida y bajada de los cuerpos u objetos. Características: 1. Nunca la velocidad inicial es cero. 2. Cuando el objeto alcance su altura máxima su velocidad en este punto es cero, mientras el objeto está de subida el signo de la velocidad es positivo y la velocidad es cero en su altura máxima, cuando comienza el descenso el signo de la velocidad es negativo. 3. La velocidad de subida es igual a la de bajada, pero el signo de la velocidad al descender es negativo.

Hipótesis

-El imán grande se va a tardar un menor tiempo para llegar a la base debido a que es más pesada, mientras que el imán pequeño se tardará más en llegar a la base. -Al calcular y comparar la velocidad de los puntos del imán grande y el imán chico, el imán grande tiene una mayor velocidad. -La aceleración debe ser -9.8 m/s2 ya que la aceleración de la cual estamos hablando es la gravedad de la tierra.

Desarrollo Altura (m) -0.18 -0.24 -0.33 -0.41 -0.52 -0.63 -0.74 -0.87

Tiempo (s) Imán grande 0.15 0.28 0.32 0.48 0.52 0.59 0.62 0.72

Altura (m)

-0.18 -0.24 -0.33 -0.41 -0.52 -0.63 -0.74 -0.87

Velocidad ( Imán grande -1.2 -0.85 -1.03 -0.85 -1 -1.06 -1.19 -1.20

Imán chico 0.26 0.33 0.43 0.51 0.56 0.62 0.67 0.75

m ) s Imán chico -0.69 -0.72 -0.76 -0.80 -0.92 -1.01 -1.10 -1.16

Iman grande (x/t) 0 0.15 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -1

0.28

0.32

0.48

0.52

0.59

Imán chico (x/t) 0.62

0.72

0 0.26 -0.1 -0.2 -0.3 -0.4 -0.5 -0.6 -0.7 -0.8 -0.9 -1

0.33

Imán grande (v/t) 0 0.15 -0.2

0.28

0.32

0.48

0.52

0.59

0.43

0.51

0.56

0.62

0.67

0.75

Imán chico (v/t) 0.62

0.72

0 0.26 -0.2

-0.4

-0.4

-0.6

-0.6

-0.8

-0.8

-1

-1

-1.2

-1.2

-1.4

-1.4

0.33

0.43

Comparacion de velocidad 0 -0.2 -0.4 -0.6 -0.8 -1 -1.2 -1.4 Iman grande

0.51

0.56

0.62

0.67

0.75

d t

Velocidad

1.-

Imán grande d −0.18 v= = 0.15 t

m = -1.2 s

Imán chico d 0.18 1.- v = = 0.26 t

= -0.69

m s

2.- v =

d t

=

−0.24 0.28

= -0.85

m s

2.- v =

d t

=

0.24 0.33

= -0.72

m s

3.- v =

d t

=

−0.33 0.32

= -1.03

m s

3.- v =

d t

=

0.33 0.43

= -0.76

m s

4.- v =

d t

=

−0.41 0.48

= -0.85

m s

4.- v =

d t

=

0.41 0.51

= -0.80

m s

5.- v =

d t

=

0.52 0.56

= -0.92

m s m s

d t

5.- v = =

−0.52 0.52

= -1

m s

6.- v =

d t

=

−0.63 0.59

= -1.06

m s

6.- v =

d t

=

0.63 0.62

= -1.01

7.- v =

d t

=

−0.74 0.62

= -1.19

m s

7.- v =

d t

=

0.74 0.67

= -1.1

8.- v =

d t

=

−0.87 0.72

= -1.20

m s

8.- v =

d t

=

0.87 0.75

= -1.16

m s m s

Análisis de los resultados Gracias al estudio de los dos imanes que se llevó a cabo en el desarrollo del reporte por medio de tablas, gráficas y operaciones; se pudo demostrar que la hipótesis es correcta. El imán grande llega a la base más rápido por su masa, que es mayor que la masa del imán chico. Calculamos la velocidad promedio de cada uno de los imanes Imán grande: vprom=

0.18− 0.24− 0.33−0.41 −0.52−0.63 −0.74 −0.87 m =−1.05 0.15 + 0.28 + 0.32+ 0.48 + 0.52 + 0.59 + 0.62 + 0.72 s

Imán chico: vprom=

0.18− 0.24− 0.33−0.41 −0.52−0.63 −0.74 −0.87 m =−0.94 0.26 + 0.33 + 0.43 + 0.51 + 0.56 + 0.62 + 0.67 + 0.75 s

La aceleración en caída libre es conocida como aceleración de gravedad, la cual tiene un valor constante de -9.8 m/s2

Preguntas 1.- ¿Qué tipo de movimiento pudo observar que tenía el cuerpo en su caída? ¿Se cumplió su hipótesis? El tipo de movimiento que pude observar en esta práctica fue de caída libre, es un objeto cae verticalmente desde cierta altura despreciando cualquier tipo de rozamiento con el aire o cualquier otro obstáculo. En el caso de la práctica, dejamos caer desde ciertas alturas el imán. Si se comprobó la hipótesis de que el imán grande llegaría a su base más rápido que el chico debido a su peso. 2.- Mencione las semejanzas y/o diferencias que encontró en este movimiento y los que observo en la práctica #2 No se vio la práctica dos por lo que no pudimos sacar conclusiones de ese movimiento. Este movimiento fue de caída libre. 3.- ¿Qué puede concluir de lo calculado y/o experimentado? La velocidad del imán grande es mayor que la del imán menor ya que es más pesado y llega a su base más rápido. La aceleración siempre será la misma porque es un movimiento de caída libre y la aceleración es conocida como aceleración de gravedad, es decir, la gravedad de la tierra que tiene un valor constante de -9.8m/s2 4.- Mencione algunos casos de la vida diaria donde el movimiento de caída de un cuerpo tiene importancia práctica Algunos casos de la vida diaria de caída libre son, por ejemplo, cuando se nos cae un lápiz desde nuestro escritorio o banco, cuando dejamos caer una pelota para que rebote, cuando aventamos una botella al bote de basura, dejar caer el jabón a la lavadora, etcétera.

Conclusiones Valeria: En este reporte aprendí cuales son los tipos de movimientos en una dimensión, el tipo de movimiento de esta práctica fue el de caída libre porque nosotros dejamos caer dos imanes, uno grande y uno chico con el propósito de ver cual llega a su base más rápido. Al desarrollar esta práctica me pude dar cuenta que el imán grande recorre mayor distancia en menor tiempo, es decir, que cae más rápido. Mi conclusión es que el imán grande llega a su base más rápido por la masa que tiene. El imán chico se tarda un poco más en llegar porque es menos pesado y en la caída libre también influye el aire. Adrian: En este tema nos dimos cuenta de que el movimiento de caída libre es recto tal como lo vimos en la práctica de laboratorio cuando la plataforma de metal soltaba el balín hacia el vacío. En este tema también pudimos observar que al hacer la práctica utilizamos un cronometro y cuando colocábamos el balín no solo la gravedad o la aceleración es lo único que interviene para este movimiento si no también el tiempo y la distancia. Angelica: Mi conclusión es que todo objeto que se encuentra a una altura determinada, y se deja caer desde la misma, sufre un cambio en su movimiento producido por la gravedad de la tierra. Este cambio de movimiento está regido por las ecuaciones matemáticas de movimiento rectilíneo acelerado, ya que se encuentra sometido a una aceleración constante de 9,81 m/s2, y viaja en línea recta. Isai: Al referirnos a caída libre, nos referimos a un movimiento vertical, en el cual se desprecia los factores externos que podrían ir en contra del desplazamiento del cuerpo, tal como la densidad del ambiente, la resistencia del aire. Para cualquier cuerpo podremos determinar que la aceleración constante es la gravedad es igual a 9.8 En conclusión la caída libre es un movimiento rectilíneo acelerado constantemente. Daniel: Se conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre él, siendo su velocidad inicial cero. En este movimiento el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje vertical (eje "Y"). Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva. En el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad.

Bibliografía

http://espmfuas.galeon.com/. (2016). Recuperado el 14 de Septiembre de 2017 http://fisicaibtcarlos.blogspot.mx/2011/01/movimiento-en-una-dimension.html. (Agosto de 2017). Recuperado el 14 de Septiembre de 2017 http://www.educaplus.org/movi/4_2caidalibre.html. (2012). Recuperado el 14 de Septiembre de 2017 https://www.fisicalab.com/apartado/caida-libre#contenidos. (2014). Recuperado el 14 de Septiembre de 2017...