Informe 3 - Velocidad Promedio y Velocidad Instantánea (1)

7/24/2019 Informe 3 - Velocidad Promedio y Velocidad Instantnea (1)

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UNMSM FISI Laboratorio Automatizado de Fsica I

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NDICE

ndice1

Introduccin.......2

I. Objetivos..3

II. Experimento.3

a.) Modelo Fsico.......3

b.) Diseo......4

c.) Materiales....5

d.) Variables Independientes .5

e.) Variables Dependientes.....5

f.) Rangos de trabajo ....5

g.) rocedi!iento...."

#.) $n%lisis&

III. Cuestionario.11

IV. Concusiones......13

V. !ibio"ra#$a...13

=================================================================Laboratorio N 03 Velocidad Promedio Velocidad I!sta!t"!ea


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IN%&OD'CCI(N

El trabajo que presentamos a continuacin nos centramos en el tratamiento de las variables quepertenecen al estudio del movimiento de los cuerpos, sin importar las consecuencias, nos referimos ala cinemtica. Durante las horas de clase se tomo apunte de datos para la prxima evaluacin de estos,el uso de una interfaz, y su implementacin.

La interfaz nos ayuda a la recoleccin de datos, mide el tiempo y la velocidad con la que semueve el mvil, pudiendo construir raficas.

El objetivo de este laboratorio es encontrar la relacin entre velocidad promedio y velocidadinstantnea, ayudndonos de variables como son el tiempo, la distancia y la aceleracin.



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)*!O&*%O&IO N, -3Veocidad romedio / Veocidad Instant0nea

I Objetivos

Determinar experimentalmente la relacin existente entre la velocidad promedio y la velocidadinstantnea.!aber la velocidad en un sitio determinado para establecer l"mites.

II Experimento

a odeo $sico

El movimientote una part"cula puede definirse como un cambio continuo en el tiempo de posicin.

La velocidad media durante un intervalo de tiempo pude obtenerse determinado la distanciaque recorre la part"cula en ese intervalo, y observando que#

Fig. N 01


t

x

iempo

entodesplazamiVX

==

deti!t

# x

Q$% & '%( t

& 't)

'%

P$%( t)

%

t 0 t 't

t & 't


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De la fiura $% &' es claro que es la tanente del nulo (, por lo que representa tambi)n la pendientede la secante *+ que une los dos puntos de la curva que corresponde al tiempo t y al desplazamiento x

. -hora podr definirse la velocidad instantnea asociada a un instante t y el desplazamiento

correspondiente x, como el l"mite de cuando el intervalo de tiempo tiende a cero. *ero esto esprecisamente la definicin de la derivada de'con respecto a t entonces,

La velocidad instantnea puede considerarse como la pendiente de la tanente en a la curva de lafiura /.'. Es claro que conforme ty xtienden a cero en el l"mite, la pendiente de la secante 4seaproxima a la pendiente de la tanente a la curva en *. *or la ecuacin 0/././1, se puede considerarque la velocidad instantnea 2x es la rapidez de variacin del desplazamiento.

3cilmente se demuestra que si la velocidad instantnea es constante, entonces la velocidad media unintervalo de tiempo es iual a la velocidad instantnea.

!i la velocidad instantnea no fuese constante, entonces la velocidad depender del intervalo tiempoescoido y, en eneral, no ser iual a la velocidad instantnea al principio o al final del intervalo.

b Dise5o


dt

dx

t

xV

tx =

=

0lim


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c ateriaes

4nterfase 5or6shop 78&.

9na rela.

:arril de aire.

&/ accesorios foto puertas.

9n mvil

9na computadora

9na bomba de aire

9n sensor de movimiento

9n soporte

9n clamp

4nterface 5or6shop 78&:omputadora

!ensor de ;ovimiento :lamp !oporte

d Variabes Independientes

Las variables independientes de la experiencia son aquellas que no estn sujetas a nin


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" rocedimiento

-l iniciar el uso de la computadora primero se prende el interface y lueo se inicia el :*9,enseuida se inresa al *rorama 5or6shop.

'. :onecte los dos accesorios fotopuerta al canal diital de la interface.

/. :oloque el mvil en la parte superior del carril de aire.

>. 9bique un punto cerca al borde superior del carril, mrquelo como punto de partida x&,lueo marque la mitad de la distancia entre los accesorios de la fotopuerta como x'.

@. 9bique uno de los accesorios fotopuerta en la parte ms baja del carril y la otra en laparte superior. La distancia D entre ambos accesorios fotopuerta debe ser de &.A m.

8. :oloque el cartn sobre el mvil del carril. Debe alinear el sistema de tal forma que elcartn deber cruzar los accesorios fotopuerta de forma paralela al perfil del carril.

=. *ara nombrar los parmetros e introducir los datos active el botn 6ampin" Options7este abrir una ventana en la que aparece la alternativa BEC-FD. Gaa un clicsobre )sta y nos permitir entrar los datos de manera discreta a trav)s del teclado.Escriba en *-F-;EHEF# distancia y en 9$4H# m.

7. ;ida la distancia 8D9 entre los puntos medios de los dos accesorios fotopuerta y rabelos datos haciendo clic en FE:, con lo cual se abrir la ventana BEC-FD!-;*L4$I.

A. 9bique el mvil en el partidor x&, lueo que el mvil haya atravesado el seundoaccesorio fotopuerta escriba en Entr/ :1la distancia entre los accesorios fotopuerta y

rabe este dato haciendo clic en E$HEF.

J. -proxime cada accesorio fotopuerta &.&8 m. hacia el punto central x', lleve el mvilnuevamente al partidor con la nueva distancia, escriba E$HFC / y aplique E$HEF.

'&. :ontin


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; *n0isis

En esta experiencia se emplearan fotopuertas para determinar de maneras indirecta lavelocidad media a la cual se desplaza u mvil por diferentes puntos de un carril, para empezararmamos nuestro sistema experimental, ubicamos un punto cerca al borde superior del carril,procedemos a marcarlo como punto de partida( lueo marcamosX1y X2, puntos donde se colocara

los sensores fotopuertas.

:olocamos los sensores fotopuerta en modo I-HE y procedemos a extraer las medidas demanera que vamos disminuyendo D0.

1. Extraer medidas en tabas con a/uda de as #otopuertas

2. &eaice un ajuste por m$nimos cuadrados de as curvas as$ obtenidas.


otopuerta 2DI6%*NCI*

'.>8

&.J= &.=A &.=8 &.J/

&.7= &.== &.8& &.8A

&.8= &.@8 &./8 &.>'&.>= &.=& &.// &.'>

&.'= &.7& &.'' &.&>

x= >.J= y= >.7/ xy= /.@= *x = >.>/

otopuerta 1

DI6%*NCI*< VE)OCID*D= 8 '.>8

&.J= &.>= &.>8 &.J/

&.7= &.@/ &.>/ &.8A

&.8= &.@& &.// &.>'

&.>= &.8J &./' &.'>

&.'= &.=@ &.'& &.&>

x= >.J= y= /.7' xy= '.88 *x = >.>/


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*&* )* O%O'E&%* 1>

i1 Gallando la variable independiente# m

;

*i

iiii

)$

%+%* xxn

n

i

Feemplazando los valores del cuadro, se tiene#

m *,$-#..) $3#/,)$*#-)

,$3#3*) $3#/,)

m M&.>@

ii1 Gallando la variable dependiente# %

b

**

*

)$ i

iiii

xxn

yxxYXi

i

b *$3#3*)$*#-)+$-#..)$3#/,)

,$3#3*)+$3#/,)

b &.=A

Entonces la ecuacin queda de la siuiente manera#

y mx b

* M&.>@' &.=A

*&* )* O%O'E&%* 2>

i1 Gallando la variable independiente# m



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;

*

i

iiii

)$

%+%* xxn

n

i

Feemplazando los valores del cuadro, se tiene#

m *,$*#1,) $3#/,)$3#*)

,$3#3*) $3#/,)

m &.&&7

ii1 Gallando la variable dependiente# b

b

**

*

)$ i

iiii

xxn

yxxYXi

i

b *$3#3*)$3#*)+$*#1,)$3#/,)

,$3#3*)+$3#/,)

b &.=/

Entonces la ecuacin queda de la siuiente manera#

y mx b

* &.&&7' &.=/

*or lo tanto, la recta para la fotopuerta ' es y? @-.3Ax B -.C para la fotopuerta / es y? -.--x B -.2



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3. 'sando a recta cacuada7 determine por extrapoacin a veocidad para D?-.

En la fotopuerta ' para x&, entonces y &.=A

En la fotopuerta / para x&, entonces y &.=/

Entonces la velocidad en D& es aprox. &.=8 m?s/

III) Cuestionario

1 FCu0 es a veocidad Gue usted a medido cree Gue se aproxima a a veocidad instant0nea demvi cruHar por e punto medio de carri

&pta.>

La velocidad que ms se aproxima es la tomada en el trama de &.&8 m.

2 FCu0 cree usted Gue es a reacin entre e intercepto 8=9 en a "r0#ica / a veocidadinstant0neas de mvi atravesar e punto medio

&pta.>

El intercepto C es una de medida de C tomada para N& entonces podr"amos decir que elintercepto C representa la velocidad instantneas ya que al tomar el limite y hacer NMO& la velocidadmedia obtenemos la velocidad instantnea.

3 * tratar de determinar veocidad instant0neaJ F4uK #actores in#u/en en e promedio de amedida

&pta.>

Las maniobras de manejo de equipo y hasta quizs un pequePo rozamiento en el carril.

A FCree usted Gue a veocidad instant0nea se puede determinar de a"Ln otro mKtodo7 o es Guea veocidad instant0nea es siempre in#erida de os mKtodos de a veocidad media

&pta.>

*ienso que por la definicin necesitamos de la ayuda de la velocidad media para poder hallar lavelocidad instantnea ya que por definicin cumple#



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t

x

iempo

entodesplazamiVX

==

deti!t

dt

dx

t

xV

tx =

==

0lim

M 6upon"amos Gue se encuentre en e cruce de a *v. 'niversitaria / VeneHuea / ve pasar ;aciae Caao un automvi cu/o veoc$metro indica 2- m; / a mismo tiempo pasa7 ;acia )ima7 otroautomvi cu/o veoc$metro indica 2-m; F)os dos automvies tienen i"ua veocidad De noser as$> Fcu0 es a di#erencia

&pta.

$o tiene la misma velocidad y la diferencia esta en que los dos tienen direcciones distintas yaque el auto que va al :allao se dirie al oeste y la que va a Lima se dirie al sur. Es decir, podr"amosdecir que la rapidez es la misma, mas no la velocidad, porque tienen direcciones diferentes.

Fodr$a amar a a veocidad instant0nea7 veocidad puntua For GuK

&pta.>

!i, porque al hacer nuestro anlisis de velocidad instantnea, la hacemos tomando un HO& yhaciendo x infinitamente pequePo siendo entonces el espacio recorrido muy pequePo entoncespodemos asumir que s" se puede hacer esa consideracin.

F4uK case de movimiento se ;a utiiHado para anaiHar a veocidad promedio e instant0nea

&pta.>

!e ha utilizado un movimiento que marcha en l"nea recta, espec"ficamente un movimientorectil"neo de un mvil.

a Fuede un cuerpo tener una veocidad cero / sin embar"o estar aceeradob Fuede tener una rapideH constante / sin embar"o tener una veocidad variabec Fuede tener una veocidad constante / sin embar"o tener rapideH variabeQ

&pta.>

Pa !", y eso sucede por ejemplo en el instante en el cual la altura es mxima en el lanzamiento deuna pelota al aire ya que en ese instante tiene velocidad cero sin embaro tiene aceleracinde la ravedad.

Pb :laro, eso pasa con la velocidad tanencial en un ;:9 ya que el mdulo o la rapidez de unmvil es constante pero su velocidad como vector cambia de direccin constantemente.

Pc $o, ya que la rapidez depende del mdulo de la velocidad.



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Q Cuando un cuerpo esta uni#ormemente aceerado / parte de reposo7 FCu0nto es a distanciaGue recorre durante e n@Ksimo se"undo

&pta.>

N0t1 2&t at/ ?/ como 2& & entonces

N0n1 an/?/ , N0nM'1a.0nM'1/?/ ON0n1 a.0/nM'1?/

1- 'n pasajero sobre una combi Gue se mueve con veocidad constante deja caer una monedaFCu0 es a aceeracin de a moneda respecto a P1 a combi P2 a tierra

:omo la velocidad de la combi es constante se puede asumir que esta en reposo entoncespara los dos casos tendrn la misma aceleracin que es la aceleracin de la ravedad.

11 6i a veocidad promedio de una part$cua es cero en a"Ln intervao de tiempo FGuK puededecir acerca de despaHamiento de a part$cua en ese intervao

&pta.>

+ue tambi)n es cero ya que de la frmula se deduce

t

x

iempo

entodesplazamiVX

==

deti!t

*odr"amos decir que el mvil realizo un mv. :"clico.

.



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IV CONC)'6IONE6

!e demostr aunque la relacin existente entre velocidad promedio y velocidadinstantnea.

C desarrollando el cuestionario encontramos alunos anlisis no muy comunes sobrecinemtica.

V !I!)IOR&*I*

1. $sica Renera con Experimentos 6encios-ntonio ;ximo Fibeiro da Luz y eatriz -lvarena Rlvaresxford 9niversity *ress@ta edicin 4mpreso en ;)xico en ;ayo /&&/*s. =J M 7'

2. $sica I S %eor$a / robemas &esuetosGumberto Leyva $averos;oshera !.F.L.>ra edicin 4mpreso en Lima en /&&@*s. 7> M 78

3. $sica para Ciencias e In"enier$a S Voumen IFeymond - !erSay y Thon 5 TeSett4nternacional Hhomsom Editores !.-.=ta edicin 4mpreso en ;)xico en /&&8*s. /@ M >&


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