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Marco Teórico Riel de Aire: El Riel de Aire es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. El riel consta de un tubo de sección transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale aire a presión. Sobre el riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en esencia sin fricción. Sobre los carros se colocan pesos para experimentar el choque de objetos de diferente masa. El simulador de riel de aire permite modificar los parámetros más importantes: masas, velocidades iniciales y coeficiente de restitución, pudiéndose llevar a cabo una gran variedad de experimentos con choque elásticos, no elásticos y perfectamente inelásticos. Podemos encontrar diferentes tipos de Rieles de Aire, teniendo todos funciones en común. Sirve para ilustrar de modo espectacular el principio de inercia, la conservación del momentum y la

Riel de Aire

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Page 1: Riel de Aire

Marco Teórico

Riel de Aire: El Riel de Aire es un aparato de laboratorio

utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. El riel

consta de un tubo de sección transversal cuadrada con una

serie de perforaciones por las que sale aire a presión. Sobre el

riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire

que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en

esencia sin fricción. Sobre los carros se colocan pesos para

experimentar el choque de objetos de diferente masa. El

simulador de riel de aire permite modificar los parámetros

más importantes: masas, velocidades iniciales y coeficiente

de restitución, pudiéndose llevar a cabo una gran variedad de

experimentos con choque elásticos, no elásticos y

perfectamente inelásticos.

Podemos encontrar diferentes tipos de Rieles de Aire,

teniendo todos funciones en común. Sirve para ilustrar de

modo espectacular el principio de inercia, la conservación del

momentum y la conservación de la energía.

Se puede trabajar con celdas fotoeléctricas y cronómetros

para realizar estudios cuantitativos.

Metro: Es un instrumento de medición, con la particularidad

de que está construido en chapa metálica flexible debido su

escaso espesor, dividida en unidades de medición, y que se

enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de

Page 2: Riel de Aire

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plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema

de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la

cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma.

Se suelen fabricar en longitudes comprendidas entre uno y

cinco metros, y excepcionalmente de ocho o diez metros. La

cinta metálica está subdividida en centímetros y milímetros.

Es posible encontrarlos divididos también en pulgadas. Su

flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más

interesante que otros sistemas de medición, como reglas o

varas de medición. Debido a esto, es un instrumento de gran

utilidad, no sólo para los profesionales técnicos, cualquiera

que sea su especialidad (fontaneros, albañiles, electricistas,

arqueólogos, etc.), sino también para cualquier persona que

precise medir algún objeto en la vida cotidiana.

La función principal de una cinta métrica es permitirnos medir

longitudes ya sean cortas o un poco largas. Este objeto

técnico va en proporción directa a la satisfacción de la

necesidad que va en aumento, porque todo ser humano tiene

en sus hogares, negocios, etc., como mínimo una cinta

métrica, par realizar mediciones requeridas para realizar un

trabajo.

Cronometro: La palabra cronómetro proviene de la mitología

griega, el nombre se le dio por el Dios griego Cronos que era

el Dios del tiempo. Es un reloj o una función de reloj que sirve

para medir fracciones de tiempo, normalmente cortos y con

exactitud.

Page 3: Riel de Aire

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Objetivo

Determinar el valor de la aceleración de la gravedad de

manera experimental a través del uso de un riel de aire.

Materiales

Carril de aire con compresor Air Track, con un error de 1 cm;

En este colocamos el deslizador y cada 20 cm tomábamos el

tiempo que tardaba en llegar a 0 cm.

Deslizador de aluminio que media 15 cm: Lo deslizábamos en

el riel de aire cada cierta distancia.

Cronometro Casio con un error de 0.01 s: Con este

tomábamos el tiempo de deslizamiento.

Tacos de madera de 3 cm: Los utilizamos para lograr alcanzar

el ángulo correcto.

Metro Fermetal 5m x ¾”: Con este medimos las distancias

para calcular el ángulo.

Procedimiento Experimental

Page 4: Riel de Aire

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1. Con los tacos de madera alzamos el riel de aire de manera que se nos forme un trapecio para calcular el ángulo.

3. Con un cronómetro,

cada 20 cm tomábamos 3

tiempos, para así calcular

un tiempo promedio que

usamos para calcular el

valor de m.

4. Con el tiempo y

distancias (del riel de

aire) formamos una

gráfica distancia

(metros) en función

del tiempo (s2)

5. Con mínimos cuadrados

calculamos el valor de “m”; una

vez teniendo los valores de t, m

y el ángulo, calculamos el valor

de la gravedad.

Tabla de Datos

2. Utilizando el Sen-

1 calculamos el ángulo de inclinación del Riel de Aire.

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n Distancia(mtrs.)

Tiempo TiempoPromedio

TP2 TP2D (TP2)2

1 1,6 1,46 1,76 1,33 1,52 2,31 3,7 5,34

2 1,4 1,26 1,32 1,33 1,30 1,69 2,4 2,86

3 1,2 1,19 1,25 1,23 1,23 1,51 1,8 2,28

4 1 1,08 1,04 1,10 1,07 1,14 1,14 1,3

5 0,8 0,89 0,85 0,87 0,87 0,75 0,6 0,56

6 0,6 0,77 0,78 0,74 0,76 0,57 0,3 0,32

7 0,4 0,64 0,60 0,60 0,61 0,37 0,15 0,14

∑ 7 8,34 10,1 12,8

Resultados

α=7,36

m=0,61

g=9,4 m/s2

Discusión de Resultados

Page 6: Riel de Aire

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Una vez realizados todos los cálculos pertinentes, el valor de

la gravedad nos dio cercano al valor real de la gravedad, por lo que

creemos que el resultado obtenido era correcto.

Ya que al calcular el ángulo obtuvimos un valor entre 7 y 9,

creemos que lo que pudo afectar el valor de la gravedad fue el

tiempo, ya que los tiempos utilizados para calcular “m” son todos

tiempos promedios, no tiempos exactos.

Análisis Grafico:

Análisis Cualitativo: En la curva graficada podemos

observar que al variar las distancias el tiempo también varía,

es decir, que si disminuimos la distancia, el tiempo que tarda

el deslizador en llegar a 0 también es menor. Al partir desde

una distancia y tiempo mayor a menor, tenemos

representada una grafica decreciente, lo que implica la

disminución del tiempo y distancias.

Análisis Cuantitativo: Para la determinación de la

gravedad, es necesario obtener el valor del ángulo “α”, que

calculamos teniendo las medias del riel de aire y su altura a

través de la formula del Sen-1, obteniendo como resultado un

ángulo α=7,46; una vez con el ángulo calculado, necesitamos

el valor de “a” y despejándolo de la formula:

X= 1 at2 , decimos que a=2m, donde con la formula de 2

Page 7: Riel de Aire

7

mínimos cuadrados, pudimos calcular el valor de “m”, que

nos dio m=0,61; una vez con todos los datos ya calculamos el

valor de la gravedad, obteniendo como resultado g=9,4 m/s2.

Conclusión

Newton descubrió que la gravedad es universal, que los

cuerpos se atraen y que solo intervienen la masa y distancia. El

Page 8: Riel de Aire

8

valor de g nos dice que la gravedad es una fuerza muy débil, la

fuerza entre un individuo y la tierra se puede medir, pero también

depende de la distancia respecto al centro de la tierra.

Apéndice

11,5 32,3 Senα=Cat. Op.

H

Page 9: Riel de Aire

9

α=Sen-1 20,8 = 7,47º

160

160

Distancias de Cm a Mtrs.

D7= 40cm x 1 mtr. = 0,4 mtrs.

100 cm

D6= 60cm x 1 mtr. = 0,6 mtrs.

100cm

D5= 80cm x 1 mtr. = 0,8 mtrs.

100cm

D4= 100cm x 1 mtr. = 1 mtr.

100cm

D3= 120cm x 1 mtr. = 1,2 mtrs.

100cm

D2= 140cm x 1 mtr. = 1,4 mtrs.

100cm

D1= 160 cm x 1 mtr. = 1,6 mtrs.

100 cm

X=1 at2 1a= m a=2m

2 2

m= n∑td-(∑t)(∑d) = 7*10,1–8,34*7 = 70,7–58,38 = 12,32 = 0,61

n∑t2-(∑t)2 7*12,8-(8,34)2 89,6-69,56 20,04

Page 10: Riel de Aire

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g= 2m = 2*0,61 = 9,4 m/s2

Senα Sen(7,46)

Riel de Aire

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Metro

Cronómetro

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