Equipo requerido Cantidad Observaciones Carril de aire 1 No colocar marcas sobre él. No deslizarlos sobre el carril si éste Deslizador 1

Transcripción

1 No 2 LABORATORIO DE MECÁNICA DEPARTAMENTO DE FISICA Y GEOLOGIA UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS Objetivos 1. Entender el concepto de velocidad media y velocidad instantánea de modo experimental. 2. Definir velocidad media e instantánea a partir de lo estudiado en la práctica. 3. Comprender el funcionamiento de las fotoceldas. Esquema del laboratorio y Materiales Equipo requerido Cantidad Observaciones Carril de aire 1 No colocar marcas sobre él. No deslizarlos sobre el carril si éste Deslizador 1 no esta encendido. Banderolas de 10 cm, 2.6 cm, 1 cm 1 c/u Fotocelda principal (ME-9215) 1 Fotocelda auxiliar (ME-9204B) 1 Compresor 1 Parachoques 2 Marco teórico VELOCIDAD MEDIA velocidad constante que debería mantener el móvil para desplazarse la distancia tiempo Δt = t2- t1 Por su propia naturaleza, de la medición del desplazamiento de un objeto implica que formalmente obtengamos siempre valores medios, ya que los objetos requieren cierto tiempo en recorrer una determinada distancia. La velocidad media del movimiento es definida en la ecuación (2.1) como el cociente entre la distancia recorrida y el tiempo recorrido: 1

2 V m = x (2.1) t Si embargo si se mide la velocidad promedio de un objeto móvil sobre intervalos cada vez mas pequeños de distancia, el valor de la velocidad media se aproxima al valor de la velocidad instantánea del objeto. VELOCIDAD INSTANTÁNEA velocidad que posee el móvil en cierto punto del espacio en un preciso instante de tiempo dado, es el límite al cual tiende la velocidad media cuando el intervalo de tiempo se aproxima a cero Y la Velocidad Instantánea se define según la ecuación (2.2) como: x V int = lim t 0 t (2.2) Cuestionario Este cuestionario debe desarrollarse antes de la realización de la práctica y debe entregarse en el preinforme según indicaciones del docente. 1. Explique el funcionamiento de una fotocelda 2. Explique con sus palabras el concepto de incertidumbre en una series de mediciones de una variable. 3. De un ejemplo corto de la manera de calcular una incertidumbre en una serie de mediciones de una variable. Por ejemplo distancia, tiempo, etc, Procedimiento 1. Coloque los parachoques elásticos en ambos extremos del riel como se observa en la figura Conecte el compresor al toma de luz y enciéndalo, en el nivel 4 ó 5. Mantenga siempre la misma intensidad de aire. Coloque el carrito deslizador sobre el riel. Con los tornillos niveladores ajuste la inclinación del riel hasta que el carrito deslizador se mueva con velocidad constante. 2

3 3. Identifique el centro del riel y registre el punto como X1 para ser usado como punto de referencia para la ubicación de las fotoceldas (Por favor no raye el riel de aire, registe este punto de una hoja extra en modo de diagrama del montaje). Figura 1. Disposición de los parachoques. 4. Ubique las fotoceladas a una distancia de 1m, la una de la otra, centradas en el punto medio X1 identificado en el inciso anterior, Colocando primero la fotocelda temporizadora principal.(la fotocelda temporizadora principal es aquella que cuenta con los botones para selección del modo de operación PULSE y GATE ) 5. Disponga la fotocelda principal en modo PULSE y en la escala de 1 ms. Ajuste la altura de las dos fotoceldas de tal forma que el haz de luz de la fotocelda sea bloqueada cuando el carrito deslizante baje por el carril cuidando que con ninguna de las posibles banderolas se realice un choque entre estas y las fotoceldas (el Led ó bombillito rojo se enciende y apaga). Realice 3 pruebas soltando el carrito deslizador con la banderola de 10 cm para ver si funcionan correctamente las fotoceldas temporizadoras y para comprobar que no se presentan choques entre los elementos. 6. Elija un punto cerca del extremo superior del riel como el punto de partida para el carrito deslizador, márquelo en el diagrama del montaje como X0 (Diagrama en la hoja extra donde se registro el punto X1). Procure que ese punto seleccionado sea un punto alcanzado por el carrito deslizador al ejercer una pequeña tensión sobre el 3

4 parachoque elástico superior. Manténga fijo este punto de partida para todas las ocasiones en que se libera el carrito deslizador, lo cual garantizará que siempre que se libere el carrito deslizador, este salga aproximadamente con la misma fuerza. 7. Posicione el carrito deslizador en la posición X0 miestras la distancia D entre las dos fotoceldas es de 1 m y la fotocelda principal se encuentre en modo PULSE. Liberere el carrito deslizador y tome registro del tiempo en la tabla 1. Procure detener el carrito deslizador antes que toque el parachoque inferior o en caso que este alcance a tocar el parachoque evite que vuelva a recorrer la misma distancia en sentido contrario. 8. Realice el paso anterior tres veces y registre los datos de tiempo en la tabla Realice los pasos 7 y 8 disminuyendo la distancia D en 10 cm equitativamente respecto del punto X1 hasta llegar a una separación entre las dos fotoceldas de 20 cm. Registre los datos en la tabla Posicione la fotocelda principal en el punto X1 y dispóngala en modo GATE y en presicion de 0.1 ms. Mida 3 veces el tiempo cuando la banderola utilizada es de 10cm, 2.5 cm, 1 cm y 1mm (en el caso de la banderola de 1 cm, girela para que pase de lado). Registre los datos en la tabla 2. Análisis de datos Toma Distancia D (m) t 1 t 2 t t mejor ± t ( Segundos ) V 1/2 (m/s)v± V Tabla 1. Toma de datos modo PULSE. 4

5 1. Calcule un promedio con su respectiva incertidumbre para cada tres datos de tiempo registrados en la tabla 1 y registre estos resultados en la tabla 1 como t mejor ± t para cada caso. 2. Tome t mejor ± t como t y D como x para obtener el valor de la velocidad media con ayuda de la ecuación (2.1) y registre estos datos como V 1/2 (m/s)v± V en la tabla 1. Toma Distancia D (Cm) Banderola t 1 t 2 t Tabla 2. Toma de datos modo GATE. t mejor ± t ( Segundos ) V 1/2 (m/s)v± V 3. Realice los pasos 1 y 2 del análisis de datos con los datos de la tabla 2 para completar dicha tabla. 4. Realice una gráfica en papel milimetrado de x Vs t para los datos de la tabla 1 y la tabla 2 por separado. 5. Determine las ecuaciones de la recta de cada una de las dos gráficas realizadas en el punto anterior. (Explique su sentido físico) Preguntas de control 1. Cuál de las velocidades medias que ha medido cree usted que da una mayor aproximación a la velocidad instantánea del carro cuando este se mueve a través del punto medio X1? 2. Que factores (precisión de cronometrado, tiempo de medición, liberación del objeto, tipo de movimiento) influye en los resultados?. 3. Hay algún método para medir la velocidad instantánea directamente? 4. Identifique la mayor cantidad de fuentes de error en la toma de datos de la práctica. Conclusiones y observaciones Las conclusiones se deben formular de los resultados obtenidos en la practica. Bibliografia 5