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MOVIMIENTO RECTILINEO

UNIFORME

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Practica de laboratorio Nº4

MOVIMIEN

TO RECTILINEO

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Universidad Nacional Federico Villarreal

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I.

I. OBJETIVOS

OBJETIVOS

1.

1. Establecer las características y regularidades cinemáticas: x = x(t) y Establecer las características y regularidades cinemáticas: x = x(t) y V = V(t), en el movimiento rectilíneo uniforme de de una brújula de V = V(t), en el movimiento rectilíneo uniforme de de una brújula de aire en un tubo con agua., mediante la realización y demostración aire en un tubo con agua., mediante la realización y demostración de experiencias reales y simuladas que se ilustren con el uso de de experiencias reales y simuladas que se ilustren con el uso de esquemas y gráficas

esquemas y gráficas, , para ejercitarse en el mpara ejercitarse en el manejo del análisisanejo del análisis cinemática del movimiento uniforme.

cinemática del movimiento uniforme. 2.

2. Establecer las características y regularidades cinemáticas del Establecer las características y regularidades cinemáticas del movimiento rectilíneo uniforme, mediante la interpretación física movimiento rectilíneo uniforme, mediante la interpretación física de su formulación matemática y del análisis gráfico respectivo, de su formulación matemática y del análisis gráfico respectivo, para

para ejercitarse ejercitarse en en el el manejo manejo del del análisis análisis cinemática cinemática de de dichodicho movimiento y aplicarlo a situaciones de la vida

movimiento y aplicarlo a situaciones de la vida real.real.

3.

3. Analizar Analizar situaciones situaciones físicas físicas cualitativas cualitativas y y cuantitativas, cuantitativas, través través dede ejemplificaciones, resolución de problemas y la realización de ejemplificaciones, resolución de problemas y la realización de actividades prácticas y de laboratorio, que ilustren y confirmen la actividades prácticas y de laboratorio, que ilustren y confirmen la aplicación efectiva de los conceptos y formulaciones del aplicación efectiva de los conceptos y formulaciones del movimiento uniforme, que permitan adquirir un dominio en el uso movimiento uniforme, que permitan adquirir un dominio en el uso de expresiones matemáticas, realización de cálculos e de expresiones matemáticas, realización de cálculos e interpretación física de los

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II. II. INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Dentro de la física existen 2 ramas que estudian el

movimiento de los cuerpos la cinemática y la dinámica lineal.

La cinemática es una parte de la física que se encarga de

estudiar el movimiento de los cuerpos sin considerar lo que

genera el movimiento. El movimiento es un cambio de

posición

posición que

que experimenta

experimenta un

un cuerpo

cuerpo en

en un

un tiempo

tiempo

determinado sin embargo en el MRU la velocidad permanece

constante, es decir no sufre una variación en el tiempo, y el

espacio recorrido en un intervalo de tiempo es constante. Esta

práctica se

práctica se desarrollo con

desarrollo con una burbuja

una burbuja dentro de

dentro de un

un tubo con

tubo con

agua, donde se pudo ver claramente el movimiento de esta

burbuja y determinar las características de su

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III. III. FUNDAMENTO TEÓRICO

FUNDAMENTO TEÓRICO

3.1

3.1 La Velocidad media ( V )La Velocidad media ( V )

La velocidad media (v) de un movimiento se define como el La velocidad media (v) de un movimiento se define como el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado cociente entre la distancia recorrida y el tiempo empleado para recorrerlo. Si un móvil mantiene constante su para recorrerlo. Si un móvil mantiene constante su velocidad, en un tiempo determinado, entonces se dice velocidad, en un tiempo determinado, entonces se dice que es uniforme en dicho intervalo, y si su trayectoria es que es uniforme en dicho intervalo, y si su trayectoria es recta tendrá un movimiento rectilíneo

recta tendrá un movimiento rectilíneo uniforme (MRU).uniforme (MRU).

3.2

3.2 La Pendiente de una Gráfica (m)La Pendiente de una Gráfica (m)

La pendiente (m) de una grafica en un intervalo dado, se La pendiente (m) de una grafica en un intervalo dado, se determina dividiendo un incremento vertical

determina dividiendo un incremento vertical V entre suV entre su correspondiente incremento horizontal

correspondiente incremento horizontal H.H.

En una grafica d-t, su pendiente nos va a dar el valor de la En una grafica d-t, su pendiente nos va a dar el valor de la velocidad media en el intervalo elegido.

velocidad media en el intervalo elegido.

X = 400 m X = 400 m =

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3.3

Sobre el tratamiento de los datos:Sobre el tratamiento de los datos:

a) Ahora medido el tiempo que demora una burbuja en ir a) Ahora medido el tiempo que demora una burbuja en ir desde el punto cero hasta 20cm cinco veces; luego desde el punto cero hasta 20cm cinco veces; luego desde el punto cero hasta 40cm, también cinco veces, y desde el punto cero hasta 40cm, también cinco veces, y así sucesivamente.

así sucesivamente.

Los datos se registran en

Los datos se registran en las siguientes tablas:las siguientes tablas:

TABLA 1 TABLA 1 Distancia Distancia (cm) (cm) T1 T1 (s) (s) T2 T2 (s) (s) T3 T3 (s) (s) T4 T4 (s) (s) T5 T5 (s) (s) T6 T6 (s)(s) 0.0-20.0 5.6 0.0-20.0 5.6 5.4 5.4 5.5 5.5 5.4 5.4 5.6 5.6 5.55.5 0.0-40.0 0.0-40.0 11.0 11.0 11.3 11.3 11.6 11.6 10.9 10.9 11.2 11.2 11.211.2 0.0-60.0 0.0-60.0 16.4 16.4 16.7 16.7 16.6 16.6 16.5 16.5 16.8 16.8 16.616.6 0.0-80.0 0.0-80.0 22.2 22.2 21.8 21.8 21.7 21.7 21.9 21.9 22.2 22.2 21.921.9 0.0-100.0 27.5 0.0-100.0 27.5 27.7 27.7 27.3 27.3 27.4 27.4 2727.6 .6 2727.5.5 0.0-120.0 32.9 0.0-120.0 32.9 33.2 33.2 33.1 33.1 32.8 32.8 3232.9 .9 3333.0.0

TABLA 2

D

D (cm)

(cm)

T

T (s)

(s)

0.0 0.0 0.0 0.0 20.0 5.5 20.0 5.5 40.0 11.2 40.0 11.2 60.0 16.5 60.0 16.5 80.0 21.9 80.0 21.9

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b) Ahora, determinamos la velocidad media para cada b) Ahora, determinamos la velocidad media para cada tramo de 20.0 cm, y el tiempo medio total tramo de 20.0 cm, y el tiempo medio total correspondiente. Todo esto lo resumimos en la tabla 3, correspondiente. Todo esto lo resumimos en la tabla 3, teniendo en cuenta lo siguiente:

teniendo en cuenta lo siguiente: i.

i. El intervalo para cada tramo se determinaEl intervalo para cada tramo se determina restando al tiempo final el tiempo anterior restando al tiempo final el tiempo anterior (inicial):

(inicial):

ii.

ii. La velocidad media de cada tramo se calculaLa velocidad media de cada tramo se calcula así:

así: iii.

iii. El tiempo intermedio para el tramo seEl tiempo intermedio para el tramo se determina dividiendo el intervalo entre: determina dividiendo el intervalo entre:

t=

iv.

iv. El tiempo medio total para cada tramo (El tiempo medio total para cada tramo (

tt

mm),),

respecto del punto cero, se determina respecto del punto cero, se determina sumando al tiempo inicial del tramo su sumando al tiempo inicial del tramo su correspondiente tiempo medio:

correspondiente tiempo medio:

t=t-t

t/2

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TABLA 3

Tramos

Intervalos

t0

Velocidad

Media

v=

Tiempo medio

total

tm=t0+

0.0-20.0 0.0-20.0 (5.5-0) = (5.5-0) = 5.5 5.5 20.0 20.0 = = 3.63.6 5.5 5.5 0.0+5.5=2.8 0.0+5.5=2.8 2 2 20.0-40.0 20.0-40.0 (11.2-5.5) (11.2-5.5) = = 5.7 5.7 20.0 20.0 = = 3.53.5 5.7 5.7 5.5+5.7= 8.4 5.5+5.7= 8.4 2 2 40.0-60.0 (16.5 40.0-60.0 (16.5 – –11.2) 11.2) = = 5.4 5.4 20.0 20.0 = = 3.73.7 5.4 5.4 13.9 13.9 60.0-80.0 (21.9 60.0-80.0 (21.9--16.5) 16.5) = = 5.3 5.3 20.0 20.0 = = 3.83.8 5.3 5.3 19.2 19.2 80.0-100.0 80.0-100.0 (27.5-21.9) = (27.5-21.9) = 5.6 5.6 20.0 20.0 = = 3.63.6 5.3 5.3 24.7 24.7 100.0-120.0 (33 100.0-120.0 (33 – – 27.5) 27.5) = = 5.5 5.5 20.0 20.0 = = 3.63.6 5.5 5.5 30.2 30.2

c) De acuerdo a las tablas 2 y 3, podemos levantar las c) De acuerdo a las tablas 2 y 3, podemos levantar las

graficas d-t y v-t. graficas d-t y v-t.

d (cm)

t=t-d/

d/ t (cm/s)

t (cm/s)

t/2 (s)

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3.4

Ejemplificación practica de casos de movimientoEjemplificación practica de casos de movimiento rectilíneo uniforme:

rectilíneo uniforme:

Hace un tiempo el sabio peruano, físico

Hace un tiempo el sabio peruano, físico José José CastroCastro Mendivil

Mendivil dijo: ``…lodijo: ``…lo más difícil de conseguir y manipular esmás difícil de conseguir y manipular es el agua pura (H2O) pues al entrar en

el agua pura (H2O) pues al entrar en contacto con el aire yacontacto con el aire ya

no será pura…´´; de igual manera expreso: ``…en la tierra es no será pura…´´; de igual manera expreso: ``…en la tierra es

casi imposible tener el movimiento rectilíneo uniforme casi imposible tener el movimiento rectilíneo uniforme (MRU), pues siempre habrá rozamiento con algo y la (MRU), pues siempre habrá rozamiento con algo y la dirección será variada por las fuerzas gravitatorias, pero sí dirección será variada por las fuerzas gravitatorias, pero sí

podemos aproximarnos a él, en

podemos aproximarnos a él, en un espacio reducido…´´.un espacio reducido…´´.

Este insigne maestro construyó dispositivos que echaban Este insigne maestro construyó dispositivos que echaban aire comprimido de tal manera que

aire comprimido de tal manera que los cuerpos, planos quelos cuerpos, planos que lo recibían, podían moverse con un ligero impulso y así lo recibían, podían moverse con un ligero impulso y así tener el MRU, en

tener el MRU, en un tramo reducido. Esto, hecho hace másun tramo reducido. Esto, hecho hace más de 30 años, se observan en una casa de juegos donde se de 30 años, se observan en una casa de juegos donde se impulsan objetos planos.

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IV. IV. MATERIALES

MATERIALES

o

o Calculadora CientíficaCalculadora Científica o

o Cronometro (del celular)Cronometro (del celular) o

o Regla de 120cmRegla de 120cm o

o Soporte del tubo de NicoleSoporte del tubo de Nicole o

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V. V. PROCEDIMIENTO

PROCEDIMIENTO

1.

Inclina el tubo de agua, y oInclina el tubo de agua, y observa el movimiento e la burbuja.bserva el movimiento e la burbuja. a.

a. Según la trayectoria, ¿Qué tipo de movimiento tiene laSegún la trayectoria, ¿Qué tipo de movimiento tiene la burbuja?

burbuja?

- Según su trayectoria la burbuja presenta movimiento - Según su trayectoria la burbuja presenta movimiento rectilíneo.

rectilíneo. b.

b. Para una inclinación dada (fija), ¿varia la rapidez de laPara una inclinación dada (fija), ¿varia la rapidez de la burbuja?

burbuja?

- Sí, si el ángulo de inclinación entre la horizontal y la - Sí, si el ángulo de inclinación entre la horizontal y la barra es aumentada, la velocidad aumenta; hasta llegar a barra es aumentada, la velocidad aumenta; hasta llegar a 90

90 donde posee su velocidad máxima.donde posee su velocidad máxima.

2.

Manteniendo constante una inclinación, mide el tiempo queManteniendo constante una inclinación, mide el tiempo que demora la burbuja en recorrer las distancias (0; 20), (0; 40), demora la burbuja en recorrer las distancias (0; 20), (0; 40), (0; 50), etc.

(0; 50), etc.

Mide el tiempo 3 veces para cada caso y determina los Mide el tiempo 3 veces para cada caso y determina los promedios.

promedios.

Completa las siguientes tablas: Completa las siguientes tablas:

TABLA 1

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TABLA 2

d

d (cm)

(cm)

t

t (s)

(s)

0.0 0 0.0 0 20.0 20.0 4.364.36 40.0 40.0 8.528.52 60.0 60.0 13.8813.88 80.0 80.0 18.5418.54 100.0 100.0 23.7623.76 120.0 120.0 27.7427.74

3.

Aumenta la inclinación del tubo, y manteniéndola constante,Aumenta la inclinación del tubo, y manteniéndola constante, mide el tiempo que demora la burbuja en recorrer las distancias mide el tiempo que demora la burbuja en recorrer las distancias anteriores: (solo has un medida para cada intervalo)

anteriores: (solo has un medida para cada intervalo)

T

T (s) (s) 0 0 3.47 3.47 6.97 6.97 10.78 10.78 14.35 14.35 17.85 17.85 20.7920.79 D

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VI. VI. SITUACIONES PROBLEMÁTICAS

SITUACIONES PROBLEMÁTICAS

1.

1. A partir de la tabla 2 levante una grafica d-t en el cuadriculadoA partir de la tabla 2 levante una grafica d-t en el cuadriculado adjunto. Luego determina la velocidad media del movimiento adjunto. Luego determina la velocidad media del movimiento utilizando el concepto de pendiente:

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TABLA 3

Tramos (cm)

Tramos (cm) Intervalos(Intervalos(t)t) V (cm/s)V (cm/s)

Tiempo Tiempo medio total medio total (s) (s) 0.0-20.0 0.0-20.0 4.37 4.37 4.58 4.58 2.192.19 20.0-40.0 20.0-40.0 4.21 4.21 4.75 4.75 6.486.48 40.0-60.0 40.0-60.0 5.2 5.2 3.85 3.85 11.1811.18 60.0-80.0 60.0-80.0 4.66 4.66 4.29 4.29 16.2116.21 80.0-100.0 80.0-100.0 5.22 5.22 3.83 3.83 21.1521.15 100.0-120.0 100.0-120.0 3.98 3.98 5.03 5.03 25.7525.75

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4.

4. ¿Cómo comprobarías que los movimientos que tubo la burbuja,¿Cómo comprobarías que los movimientos que tubo la burbuja, en cada caso, son diferentes en cuanto al valor de

en cada caso, son diferentes en cuanto al valor de su velocidad?su velocidad? -Simplemente son ligeramente diferentes, porque toma tiempos -Simplemente son ligeramente diferentes, porque toma tiempos diferentes en

diferentes en desplazarse una desplazarse una distancia distancia que es igual que es igual en cadaen cada intervalo.

intervalo. 5.

5. Investiga, bibliográficamente, ejemplos de fenómenos queInvestiga, bibliográficamente, ejemplos de fenómenos que tengan este tipo de movimiento.

tengan este tipo de movimiento.

-Como ejemplos de este tipo de movimiento podemos -Como ejemplos de este tipo de movimiento podemos mencionar a la luz o al sonido.

mencionar a la luz o al sonido. 6.

6. El siguiente grafico muestra la huella dejada por un móvil.El siguiente grafico muestra la huella dejada por un móvil. Analizada e indica si tuvo o no, en alguno de sus tramos, MRU. Analizada e indica si tuvo o no, en alguno de sus tramos, MRU. (Fundamenta tu respuesta)