Laboratorio de Física Universitaria 1 Movimiento Circular Uniforme en Video Point. Primavera 2006 Arturo Bailón

Transcripción

1 MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME OBJETIVO GENERAL DE LA FÍSICA: -El alumno obtendrá una clara visión de las ideas sobre la naturaleza a través de las prácticas experimentales. Una visión que lo acostumbrará a encontrar las mejores soluciones, además de brindarle conocimientos específicos, fundamentales para la prevención de accidentes, para la modificación de productos, procesos, formas de trabajo y mejora de tecnología en el campo de la ingeniería. OBJETIVOS PARTICULARES: -El alumno calculará la velocidad angular de un móvil en rotación a velocidad angular constante a través de la estadística de Mínimos Cuadrados HABILIDADES QUE GENERA LA PRACTICA -El alumno obtendrá la habilidad de realizar una correspondencia entre tiempos y posiciones angulares a través de videos capturados. -El alumno reforzará su habilidad para relacionar variables en un modelo matemático de tipo lineal. MATERIALES PARA LA PRACTICA -20 Videos PREGRABADOS de Movimiento Circular uniforme *Opcional: los videos se pueden grabar si así se desea mediante el disco de movimiento circular uniforme. Para la captura de video se requiere regla de un metro, Cámara de Video, Cable de Súper video, Tripie, Tarjeta de Interfase. -Deseable computadora por Alumno puede sugerirse a los alumnos traer su propia computadora portátil para esta sesión -El programa Video Point debe estar instalado o grabado en la computadora (Memoria 16 MB) -El programa Quick Time debe estar instalado o grabado en la computadora TEORIA: MOVIMIENTO CIRCULAR UNIFORME Cuando un cuerpo rota a Velocidad Angular Constante se tiene la relación siguiente, la cuál es válida únicamente cuando la velocidad angular es constante :...ecuación 1 Donde ω es la velocidad angular y sus unidades pueden ser radianes/segundo, revoluciones/minuto, grados/segundo, etc. Además θ es el desplazamiento angular en unidades de radianes, revoluciones, grados, etc. Finalmente t es el tiempo y las unidades pueden ser segundos, minutos, segundos, etc Fig.1 1

2 De la ecuación 1 despejamos al desplazamiento angular y nos queda la ecuación :... ecuación 2 La cual es una Relación Lineal entre las variables θ y t donde θ es la variable dependiente y t es la variable independiente, por lo tanto al obtener un modelo matemático de una serie de datos de tiempos y desplazamientos angulares t y θ donde el modelo es de la forma de la ecuación de la recta:... ecuación 3 Indudablemente la pendiente m corresponderá al valor de la velocidad angular constante ω PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ACTIVIDADES Todas las Actividades son por Alumno 1.-Abra el programa Vídeo Point 2.5 como se muestra en la siguiente figura 2.-Aparece una ventana con la información del programa, ciérrela donde se indica el cursor. 3.-Haga clic para abrir una película en el icono Open Movie como lo indica el cursor 4.-Seleccione el archivo, en este caso es de Movimiento Circular Uniforme, preferentemente abra uno diferente al de sus compañeros de equipo 2

3 5.-Designe el número de móviles a analizar en este caso es uno, puede oprimir el icono play para ver la película, entonces aplique el icono OK. 6.-Arregle las ventanas como se muestra la figura, hay tres; la ventana del sistema coordenado y la ventana de Datos con la finalidad de ampliar la ventana de la Película para tener una imagen mayor. 7.-Designe una nueva gráfica en el menú View y haga clic en New Graph. Aparecerá una ventana. 8.-Designe el tipo de datos a obtener, haga clic en junto x-component y seleccione angle[theta], aparecerá otra ventana. 9.-Seleccione ahora la opción Angular Position y luego pulse el icono OK. 10.-Establezca la escala haciendo clic en el icono regla como se muestra el cursor y en Known Length escriba la longitud conocida en este caso es de 0.2 m entre las manchas de la regla vertical y luego haga clic en Continue. 3

4 Laboratorio de Física Universitaria 1 Movimiento Circular Uniforme en Video Point. 11.-El programa pide hacer clic en un punto de la distancia conocida en este caso haga clic en la mancha inferior de la regla vertical de la película, vea la figura Primavera Haga clic en otro extremo de la distancia conocida, en este caso haga clic en la mancha que está aproximadamente a la mitad de la regla vertical, ver figura. 13.-Establezca origen del sistema X-Y en una posición estratégica, para esto haga clic en el recuadro Origin 1 de la ventana Coordinate System como se muestra el cursor y luego verá como aparecen en amarillo los ejes y el origen. 14.-Arrastre el origen al centro del disco de la película, para esto mantenga presionado el cursor al centro del origen y arrástrelo al centro del disco. 15.-Proceda a mapear el movimiento del móvil, haga clic en el primer icono de la columna de iconos el cual es el dibujo de una mira, vea la figura del cursor. 4

5 Laboratorio de Física Universitaria 1 Movimiento Circular Uniforme en Video Point. 16.-Haga clic aproximadamente en el centro del móvil y observe como avanza el móvil. 18.-Cuando se muestre un el circulo rojo se ha terminado de capturar todas las posiciones, que sin embargo en ocasiones no se requieren todas las posiciones, pero en este caso si. Primavera Haga clic nuevamente al centro del móvil y verá que nuevamente se mueve, continúe haciendo clic hasta terminar, cuando ya no se mueve. Por otro lado si el desplazamiento es lento haga varios clics en el icono para un avance mayor y luego haga entonces clic sobre el móvil 19.-Vea la trayectoria del móvil haciendo clic en el comando Leave/Hide Trails del menú Edit, en este caso se superponen las posiciones y no se observa un orden debido a que es más de una vuelta completa el movimiento. 20.-Copie los datos a una hoja de cálculo por ejemplo a Excell, mediante lo siguiente; maximice la ventana de datos y haga clic en el cuadro justo arriba del número 1, donde esta el cursor de la figura, entonces los datos se ponen en recuadros negros y oprima Control C para copiar lo datos y pegarlos en Excell. O bien después de maximizar la tabla de datos en el menú edit haga clic en Select All y luego haga clic en Copy Data y podrá pegarlos en Excell. 5

6 21.- En la hoja de calculo Grafique la posición angular θ [en el eje vertical y] contra el tiempo t [en el eje horizontal x] y obtenga la ecuación lineal y el coeficiente de correlación R 2, en base a que este es un movimiento a velocidad angular ω constante la ecuación es: θ= ω t iguale coeficientes con su ecuación lineal y registre la velocidad angular del móvil con sus unidades. La ecuación lineal que obtuvo está en términos de y y x, lo cual no ayuda a la interpretación, rescriba esta ecuación en términos de sus variables θ y t, es decir sustituya a x por la variable que grafico en el eje horizontal y haga algo similar para y 22.-Ahora repita todo lo anterior para otra película de movimiento circular uniforme y escriba en que caso se tiene una mayor velocidad angular constante. Además compare los coeficientes de correlación en ambos casos y escriba en que caso se tuvo una mayor confiabilidad en el modelo matemático lineal y escriba el argumento del porque Grafique la posición x [en el eje vertical y] contra el tiempo t [en el eje horizontal x] y Grafique la posición y [en el eje vertical y] contra el tiempo t [en el eje horizontal x], analice las graficas y escriba porque es lógica la forma de las graficas de acuerdo al movimiento circular del móvil. 6