PRÁCTICA 1 DE
FÍSICA: Movimiento rectilíneo uniforme
Objetivos
·
Observar un caso de movimiento rectilíneo y uniforme que aparece en la Naturaleza.
·
Adquirir destreza en la medición y en el análisis de datos por medio de
gráficas.
·
Representar la gráfica espacio-tiempo
de un MRU.
·
Aprender a utilizar una hoja de cálculo para el análisis y representación
de datos experimentales.
Fundamento
teórico
La fuerza de rozamiento que ejerce un fluido (agua, aire…) sobre
un objeto que se mueve en su seno es
directamente proporcional a la velocidad que lleva (esto es cierto para
velocidades bajas).
De este
modo, una bola sólida que
cae en un medio viscoso ( aire, agua, glicerina,…), experimenta , además de la
gravedad , una fuerza opuesta a la sentido del movimiento. Llega un momento en el que ambas fuerzas se igualan y
se puede llegar a demostrar que a partir de cierto momento la velocidad de caída es constante y función del radio de la bola,
coeficiente de viscosidad, etc…
Materiales
- Un metro de tubo de metacrilato.
- Una canica.
- Dos tapones de corcho.
- Una guía graduada en
centímetros.
- Taco de madera de unos 10 centímetros
de alto.
- Un cronómetro digital
L
Procedimiento h
Una vez el tubo lleno de agua, se
introduce una bolita en su interior, se tapa su extremo libre, se inclina el tubo
apoyándolo en el taco de madera, y cuando la bola emprende su caída, se inicia el cronometraje
para distintos recorridos (10, 20 ,..,80 cm ). Una persona se encarga de
manipular el tubo, otra de cronometrar (al
menos 3 veces la misma caída) y un tercero de anotar los resultados. Cada medida se ha de repetir 3 o 4 veces.
Datos recogidos
Espacio (cm )
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Tiempo 1
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Tiempo 2
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Tiempo 3
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Tiempo 4
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Tiempo medio
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10
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20
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30
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40
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50
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60
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70
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80
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Análisis de datos
Representa los resultados en
una curva espacio- tiempo en un papel milimetrado. Halla los parámetros de la
recta de regresión lineal y dibújala. Calcula la velocidad de la canica a
partir de ésta.
Cuestiones
1. Razona a partir del valor obtenido para el parámetro
r, si los puntos se ajustan bien a una recta y por tanto si el movimiento es un
MRU.
2. Mide h y L y calcula el ángulo que forma el tubo con
la horizontal utilizando las razones trigonométricas.
3. Cambia el ángulo de inclinación y observa cómo afecta
a la velocidad de caída.
4. Razona: ¿todos los puntos de la bola describen un MRU?
(Pista: imagina que pegas una pegatina en la canica).
PRÁCTICA 2 DE
FÍSICA: Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
Objetivos
·
Observar un caso de movimiento rectilíneo uniformemente acelerado que
aparece en la Naturaleza.
·
Deducir los factores que influyen en el valor de la aceleración de caída.
·
Adquirir destreza en el análisis de datos por medio de gráficas.
·
Representar la gráfica
espacio-tiempo de un MRUA.
Fundamento
teórico
Todos los objetos que caen libremente están sometidos
a la fuerza gravitatoria. La aceleración de la gravedad cerca de la superficie
terrestre tiene un valor de 9’8 m/s2.
En esta experiencia vamos a estudiar cómo cae un
cuerpo por un plano inclinado. La ventaja de plano inclinado es que la
aceleración de caída es menor que g y el movimiento es más fácil de estudiar.
Materiales
- Un metro de tubo de metacrilato.
- Una canica.
- Dos tapones de corcho.
- Una guía graduada en
centímetros.
- Taco de madera de unos 10 centímetros
de alto.
- Cinta aislante para
sujetar el tubo a la guía y al taco de madera.
- Un cronómetro digital
Procedimiento
1ª Parte: Gráfica del MRUA
Procedimiento
Se inclina
el tubo apoyándolo en el taco de madera, se introduce una canica y cuando la
bola emprende su caída, se inicia
el cronometraje para distintos recorridos (10, 20 ,..,80 cm ). Una persona se
encarga de manipular el tubo, otra de cronometrar (al menos 3 veces la misma caída) y un
tercero de anotar los resultados. Cada
medida se ha de repetir 3 o 4 veces. Es muy importante que el conjunto esté
unido por cinta aislante para que el ángulo de caída sea siempre el mismo.
Datos
Espacio S (cm )
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Tiempo 1
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Tiempo 2
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Tiempo 3
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Tiempo 4
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Tiempo medio
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10
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20
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30
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40
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50
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60
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70
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80
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Análisis de datos (individual)
Representa los resultados en
una curva espacio- tiempo en un papel milimetrado. ¿Qué forma tiene la gráfica?
2ª Parte: Cálculo de la aceleración. Influencia del
ángulo de inclinación
1.- Se mide la longitud L del tubo y se coloca
inclinado sobre la mesa poniéndolo encima de un objeto de altura conocida h.
2.- Se coloca la canica en la boca del tubo y se deja caer libremente (sin impulso) justo en el momento
en el que se pone en marcha el cronómetro, parándolo cuando la canica llega al
final del tubo.
3.- Se
repite el procedimiento 3 veces para que los resultados sean más fiables. El tiempo que debemos considerar es la
media aritmética de todos los valores que hayamos obtenido.
4.- Con el tiempo que tarda el cochecito
en bajar por el plano inclinado y la longitud del mismo se calcula la
aceleración con que baja, con ayuda de la fórmula para el espacio de un
m.r.u.a.
s= L = 1/2 at2 a=2L/t2
5.- A continuación se calcula el ángulo de
inclinación del plano ya que se conoce la longitud del mismo y su altura. Como
se muestra en la siguiente figura, se calcula utilizando la definición de seno
de un ángulo (cateto opuesto/hipotenusa).
L
senα = h/L α=sen -1(h/L)
h α
6.- Una
vez que se ha determinado la aceleración, se repite el proceso para un ángulo
un poco mayor colocando debajo de la tabla otro objeto de altura h conocida.
Datos
h (cm)
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α
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Tiempo 1
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Tiempo 2
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Tiempo 3
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Tiempo medio
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a (cm/s2)
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Cuestiones
1.- ¿Se obtiene siempre el mismo valor para la
aceleración de caída?
2.- ¿Qué relación hay entre el ángulo de inclinación y
la aceleración de caída?
3.- Haz un dibujo con todas las fuerzas que
intervienen en el movimiento.
