LF_E164_INFO_1_SGR_1

Vista previa del material en texto

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER 
INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA 
 
 
PRÁCTICA #: 1 TÍTULO: Movimiento rectilíneo acelerado, ecuación de movimiento de Newton (M=cte) 
INTEGRANTES 
NOMBRE: Zapata Palacio Madwin Leonardo CÓDIGO: 1091681553 
NOMBRE: Ronderos Agamez Wilmer CÓDIGO: 1065233948 
NOMBRE: Delgado Parra Aner Duvan CÓDIGO: 1095949188 
GRUPO #: E164 
SUBGRUPO #: 1 
FECHA DE ENTREGA: 
5 de marzo de 2022 
DOCENTE: 
Paolo Andrés Opina Henao 
 
RESUMEN 
 
En la practica 1 se trabajará con las leyes de newton por medio de un montaje donde se usará un carro de masa 
constante M, es acelerado con diferentes fuerzas T. Del gráfico de las aceleraciones "a" calculadas en función 
de las fuerzas aceleradoras T resulta que T es proporcional a "a" (con m como factor de proporcionalidad) 
confirmándose de este modo la ecuación de movimiento de Newton T=m·a. 
Primeramente, se pone en funcionamiento el carril con cojín neumático y se ajusta la tensión de alimentación 
del imán de retención de tal manera que el carro justo quede sujeto. El carro es acelerado con pesitas que 
cuelgan de un hilo de transmisión. El hilo de transmisión pasa por el sensor de movimiento, el cual debe ser 
conectado al Sensor-CASSY por medio de la hembrilla superior de la unidad BMW. 
 
 
TABLAS DE DATOS Y GRÁFICAS 
 
Las tablas y graficas se muestran en la sección de evaluación y cálculos en el punto F. 
 
 
Figura 1, Montaje 
 
EVALUACIÓN Y CÁLCULOS 
Punto C: Realice el diagrama de cuerpo libre del sistema (deslizador y masa colgante) y mediante las leyes de 
Newton y obtenga las expresiones para calcular la aceleración y la fuerza solo con las masas y la aceleración 
gravitacional (sin tener en cuenta la fricción) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
De las ecuaciones obtenidas; reemplazamos la ecuación 1 en la 2 para poder obtener las ecuaciones de 
aceleración y fuerza. 
 
 
𝑇 − 𝑚𝑔 = (𝑚 ∗ 𝑎 ) 
(𝑀 ∗ 𝑎) − 𝑚𝑔 = (𝑚 ∗ 𝑎) 
𝑀 ∗ 𝑎 − 𝑚 ∗ 𝑎 = 𝑚𝑔 
𝑎 ( 𝑀 − 𝑚) = 𝑚𝑔 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
 
 
𝑇 = (𝑀 ∗ 𝑎) 
𝑇 = 𝑀 ∗ (
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
) 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚𝑔
𝑀 − 𝑚
 
 
 
Aplicamos las fórmulas de aceleración y fuerza en cada una de las tiradas realizas por el montaje 
 
 
Tirada 1 
 
M = 0,288 kg 
m = 0,003 kg 
g = 9,8 𝒎/𝒔𝟐 
 
 
 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
𝑎 = 
(0,003)(9,8)
(0,288 − 0,003 )
= 0,10 𝑚/𝑠2 
 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
𝑀 − 𝑚
 
𝑇 =
(0,288)(0,003)(9,8)
(0,288 − 0,003) 
= 0,029 𝑁 
 
Tirada 2 
 
M = 0,288 kg 
m = 0,005 kg 
g = 9,8 𝒎/𝒔𝟐 
 
 
 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
𝑎 = 
(0,005)(9,8)
(0,288 − 0,005 )
= 0,17 𝑚/𝑠2 
 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
𝑀 − 𝑚
 
𝑇 =
(0,288)(0,005)(9,8)
(0,288 − 0,005) 
= 0,049 𝑁 
m 
M 
mg 
T 
T 
N 
Mg 
y 
x 
y 
x 
g 
∑ 𝑓𝑥 = (𝑀 ∗ 𝑎) 
𝑇 = (𝑀 ∗ 𝑎) (1) 
∑ 𝑓𝑦 = 0 
𝑁 − 𝑀𝑔 = 0 
𝑁 = 𝑀𝑔 
 
∑ 𝑓𝑦 = (𝑚 ∗ 𝑎) 
𝑇 − 𝑚𝑔 = (𝑚 ∗ 𝑎) (2) 
 
Tirada 3 
 
M = 0,288 kg 
m = 0,007 kg 
g = 9,8 𝒎/𝒔𝟐 
 
 
 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
𝑎 = 
(0,007)(9,8)
(0,288 − 0,007 )
= 0,24 𝑚/𝑠2 
 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
𝑀 − 𝑚
 
𝑇 =
(0,288)(0,007)(9,8)
(0,288 − 0,007) 
= 0,070 𝑁 
 
Tirada 4 
 
M = 0,288 kg 
m = 0,009kg 
g = 9,8 𝒎/𝒔𝟐 
 
 
 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
𝑎 = 
(0,009)(9,8)
(0,288 − 0,009 )
= 0,31 𝑚/𝑠2 
 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
𝑀 − 𝑚
 
𝑇 =
(0,288)(0,009)(9,8)
(0,288 − 0,009) 
= 0,091 𝑁 
 
Tirada 1 
 
M = 0,288 kg 
m = 0,011 kg 
g = 9,8 𝒎/𝒔𝟐 
 
 
 
𝑎 = 
𝑚𝑔
(𝑀 − 𝑚)
 
𝑎 = 
(0,011)(9,8)
(0,288 − 0,011 )
= 0,38 𝑚/𝑠2 
 
𝑇 =
𝑀 ∗ 𝑚 ∗ 𝑔
𝑀 − 𝑚
 
𝑇 =
(0,288)(0,011)(9,8)
(0,288 − 0,011) 
= 0,112 𝑁 
 
 
Punto F: A partir de las gráficas de velocidad vs tiempo, calcular la distancia recorrida en cada movimiento. 
Compare con el valor correspondiente de recorrido de las respectivas gráficas recorrido vs tiempo. Calcule el 
error porcentual. 
 
Tirada 1 
 
 
Recorrido 
 t (s) Sa1 (m) 
0,0 0,000 
0,2 0,001 
0,4 0,01 
0,6 0,026 
0,8 0,048 
1,0 0,077 
1,2 0,113 
1,4 0,153 
1,6 0,206 
1,8 0,262 
2,0 0,325 
2,2 0,394 
2,4 0,47 
2,6 0,552 
 
 
 
 
 
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2 2 , 4 2 , 6
SA
1
 (
M
)
T (S)
RECORRIDO
Velocidad 
 t (s) v (m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,025 
0,4 0,062 
0,6 0,095 
0,8 0,128 
1,0 0,163 
1,2 0,198 
1,4 0,233 
1,6 0,265 
1,8 0,298 
2,0 0,33 
2,2 0,363 
2,4 0,395 
2,6 0,43 
 
 
 
Aceleración 
 t (s) a (𝒎/𝒔𝟐) 
0,0 0,000 
0,2 0,000 
0,4 0,175 
0,6 0,163 
0,8 0,169 
1,0 0,175 
1,2 0,175 
1,4 0,169 
1,6 0,162 
1,8 0,163 
2,0 0,163 
 2,2 0,163 
2,4 0,169 
2,6 0,175 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0 0 , 5 1 1 , 5 2 2 , 5 3
V
 (
M
/S
)
T (S)
VELOCIDAD 
0,000
0,020
0,040
0,060
0,080
0,100
0,120
0,140
0,160
0,180
0,200
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2 2 , 4 2 , 6
A
 (
M
/S
)
T (S)
ACELERACION
Tirada 2 
 
 
Recorrido 
 t (s) Sa1 (m 
0,0 0,000 
0,2 0,002 
0,4 0,014 
0,6 0,035 
0,8 0,066 
1,0 0,106 
1,2 0,155 
1,4 0,213 
1,6 0,28 
1,8 0,357 
2,0 0,442 
2,2 0,537 
2,4 0,64 
2,6 0,753 
 
 
 
 
 
 
Velocidad 
 t (s) v (m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,035 
0,4 0,083 
0,6 0,13 
0,8 0,178 
1,0 0,222 
1,2 0,268 
1,4 0,313 
1,6 0,36 
1,8 0,405 
2,0 0,45 
2,2 0,495 
2,4 0,54 
 
 
 
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2 2 , 4 2 , 6
SA
1
 (
M
)
T (S)
RECORRIDO
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2 2 , 4
V
 (
M
/S
)
T (S)
VELOCIDAD
Aceleración 
 t (s) a (𝒎/𝒔𝟐) 
0,0 0,000 
0,2 0,000 
0,4 0,238 
0,6 0,238 
0,8 0,231 
1,0 0,225 
1,2 0,225 
1,4 0,231 
1,6 0,231 
1,8 0,225 
2,0 0,225 
2,2 0,225 
 
 
 
Tirada 3 
Recorrido 
 t (s) Sa1(m) 
0,0 0,000 
0,2 0,004 
0,4 0,02 
0,6 0,046 
0,8 0,085 
1,0 0,136 
1,2 0,198 
1,4 0,271 
1,6 0,356 
1,8 0,452 
2,0 0,559 
2,2 0,678 
 
 
Velocidad 
 t (s) v(m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,050 
0,4 0,105 
0,6 0,163 
0,8 0,225 
1,0 0,283 
1,2 0,337 
1,4 0,395 
1,6 0,453 
1,8 0,508 
2,0 0,565 
 
 
 
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
A
 (
𝒎
/𝒔
^𝟐
)
T (S)
ACELERACION
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
SA
1
 (
M
)
T (S)
RECORRIDO
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
V
 (
M
/S
)
T (S)
VELOCIDAD
Aceleración 
 t (s) a (𝒎/𝒔𝟐) 
0,0 0,000 
0,2 0,000 
0,4 0,281 
0,6 0,301 
0,8 0,300 
1,0 0,281 
1,2 0,281 
1,4 0,288 
1,6 0,281 
1,8 0,281 
 
 
 
Tirada 4 
Recorrido 
 t (s) Sa1 (m) 
0,0 0,000 
0,2 0,004 
0,4 0,023 
0,6 0,056 
0,8 0,102 
1,0 0,163 
1,2 0,237 
1,4 0,324 
1,6 0,425 
1,8 0,54 
2,0 0,668 
 
 
 
 
 
 
Velocidad 
 t (s) V (m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,057 
0,4 0,130 
0,6 0,198 
0,8 0,268 
1,0 0,338 
1,2 0,403 
1,4 0,47 
1,6 0,54 
1,8 0,608 
 
 
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
A
 (
𝒎
/𝒔
^𝟐
))
T (S)
ACELERACION
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
SA
1
 (
M
)
T (S)
RECORRIDO
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
SA
1
 (
M
)
T (S)
VELOCIDAD
Aceleración 
 t (s) a (m/s^2) 
0,0 0,000 
0,2 0,000 
0,4 0,350 
0,6 0,344 
0,8 0,350 
1,0 0,338 
1,2 0,331 
1,4 0,344 
1,6 0,344 
 
 
 
Tirada 5 
Recorrido 
 t (s) Sa1 (m) 
0,0 -0,013 
0,2 -0,008 
0,4 0,014 
0,6 0,053 
0,8 0,108 
1,0 0,1791,2 0,267 
1,4 0,37 
1,6 0,49 
1,8 0,625 
2,0 0,777 
 
 
 
 
Velocidad 
 t (s) V (m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,067 
0,4 0,152 
0,6 0,234 
0,8 0,315 
1,0 0,398 
1,2 0,478 
1,4 0,558 
1,6 0,638 
1,8 0,717 
 
 
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
V
 (
M
))
T (S)
VELOCIDAD
-0,100
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0,900
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
SA
1
 (
M
)
T (S)
RECORRIDO
0,000
0,100
0,200
0,300
0,400
0,500
0,600
0,700
0,800
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
V
 (
M
/S
)
T (S)
VEOLOCIDAD
Aceleración 
 t (s) a(m/s) 
0,0 0,000 
0,2 0,000 
0,4 0,416 
0,6 0,406 
0,8 0,408 
1,0 0,406 
1,2 0,4 
1,4 0,4 
1,6 0,4 
 
 
 
Punto H: Con la velocidad final, para cada movimiento, determinar la energía cinética del carrito. 
 
 
𝐸𝑐 = 
1
2
 𝑚 ∗ 𝑣2 
 
Tirada 1 
m = 0,288 kg 
v = 0,430 m/s 
𝐸𝑐 = 
1
2
 (0,288) ∗ (0,430)2 = 0,026 𝐽 
Tirada 1 
m = 0,288 kg 
v = 0,540 m/s 
𝐸𝑐 = 
1
2
 (0,288) ∗ (0,540)2 = 0,041 𝐽 
Tirada 1 
m = 0,288 kg 
v = 0,565 m/s 
𝐸𝑐 = 
1
2
 (0,288) ∗ (0,565)2 = 0,045 𝐽 
Tirada 1 
m = 0,288 kg 
v = 0,608 m/s 
𝐸𝑐 = 
1
2
 (0,288) ∗ (0,608)2 = 0,053 𝐽 
Tirada 1 
m = 0,288 kg 
v = 0,717 m/s 
𝐸𝑐 = 
1
2
 (0,288) ∗ (0,717)2 = 0,074 𝐽 
 
 
 
ANÁLISIS DE RESULTADOS, DATOS Y GRÁFICAS 
 
 
- De las gráficas de recorrido (posición vs tiempo) podemos decir que la pendiente en un valor de tiempo 
(s) en particular está representando la velocidad del carro en este instante, la característica principal 
de esta grafica es que su pendiente tiende a ser curva, es decir, que la pendiente está cambiando y 
esto significa que la velocidad también está variando. Este cambio de velocidad implica aceleración. 
 
- De las gráficas de velocidad (velocidad vs tiempo) podemos decir que la pendiente en un valor de 
tiempo (s) en particular está representando la aceleración del carro en este instante. En la práctica 
podemos observar que la pendiente de estas graficas es positiva y creciente. El área debajo de la 
pendiente nos representa el desplazamiento del carro. 
 
 
 
0,000
0,050
0,100
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
0 , 0 0 , 2 0 , 4 0 , 6 0 , 8 1 , 0 1 , 2 1 , 4 1 , 6 1 , 8 2 , 0 2 , 2
A
(M
/S
)
T (S)
ACELERACION
 
- De las gráficas de aceleración (aceleración vs tiempo) podemos decir que representa una cantidad 
que se le conoce como tirón, tirón es la tasa de cambio de la aceleración, para explicar mejor la palabra 
tirón podemos dar un ejemplo: Si estuviéramos en un paseo donde la aceleración estuviera 
aumentando y disminuyendo de una manera significativa en intervalos cortos de tiempo, el movimiento 
se sentiría tironeado. Otra característica de estas graficas es que el área bajo una gráfica de 
aceleración representa el cambio en la velocidad. En otras palabras, el área bajo la gráfica de la 
aceleración para cierto intervalo de tiempo es igual al cambio en la velocidad durante ese intervalo de 
tiempo. 
 
- Analizando los cálculos realizados acerca de las fuerzas y aceleraciones en cada una de las tiradas 
podemos decir que a medida que se aumentaban de 2 gramos a cada tirada en el péndulo, la 
aceleración resultante se le iban sumando 0,7 𝑚/𝑠2 y a la fuerza se le iban sumando en cada tirada 
0,021 N. 
 
- En el cálculo de la energía cinética del carro ese evidencia un aumento en cada tirada. 
 
 
 
OBSERVACIONES 
 
- Es importante saber usar las fórmulas de las leyes de newton para poder despejar variables como 
aceleración y fuerza. 
 
 
CONCLUSIONES 
 
- Con este experimento se pudo analizar experimentalmente el movimiento rectilíneo uniformemente 
acelerado, así como su representación gráfica del movimiento dinámico del carro. 
- Con el carril de aire se pueden realizar multitud de experimentos de forma fácil y precisa debido a 
que el rozamiento prácticamente es nulo. 
- Del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) podemos decir que es un movimiento 
cuya trayectoria es una recta, pero la velocidad no es necesariamente constante porque existe una 
aceleración. 
- Con esta práctica logramos entender que el MRUA está presente en nuestras vidas diarias, lo 
podemos encontrar en actividades diarias como, por ejemplo, cuando nos transportamos en carro, 
bicicleta y hasta a pie. 
- En esta práctica queda especificado que la variable independiente será el tiempo ya que siempre va 
en aumento y nunca retrocede. 
 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Serway, Raymond. (2000) FISICA Tomo I. 7ª Ed. McGraw Hill. México 
Sears & Zemansky. (1999) Física Universitaria. Volumen I. 11ª Ed. Pearson Education. México. 
Ohanian, Hans; Markert, Jhon. (2009). Física para ingeniería y ciencias. Volumen 1. 3ª Ed. Mc Graw Hill. 
México. 
Resnick, R. y Halliday, D. (1997). Física. Tomo I. Editorial C.E.C.S.A. México 
Alonso, M. y Finn, E. (1995). Física. 1ª Ed. Editorial Pearson. México