UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS GUÍA DE TRABAJO DE LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA PRÁCTICA N 4B

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1 UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS GUÍA DE TRABAJO DE LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA PRÁCTICA N 4B TEMA: MOVIMIENTO PARABOLICO Y MAXIMIZACION DE ALTURA OBJETIVOS: - Hallar el ángulo de salida que maximizará la altura que consiga la esfera al chocar contra una pared, cuando el lanzaproyectiles está a una distancia horizontal fija de la misma. MATERIALES: - Lanzaproyectiles con cargador, transportador y esfera - Plomada - Metro - Papel carbón - Papel blanco - Sensor de tiempo al vuelo - Prensas. - Computador con Data Studio. - Tabla para choque de esfera. MONTAJE: PROCESO DE TOMA DE DATOS:

2 Asegúrese que el lanzaproyectiles esté fijo a una mesa que no tenga movimiento. Ajuste el ángulo del Lanzaproyectiles a cero grados, de manera que el disparo sea horizontal. Coloque la esfera dentro del Lanzaproyectiles y cárguelo a su posición de medio alcance (segundo clic). Haga un lanzamiento para ubicar dónde cae la esfera en el piso, y poder colocar allí el papel blanco y el papel carbón de modo que cuando la esfera impacte, deje una marca en el papel blanco. Este papel además deberá colocarse sobre el sensor de tiempo de vuelo, en caso de ser usado. 5 Use una plomada para encontrar el punto del suelo que está directamente abajo del punto donde la esfera sale del cilindro. 6 Haga alrededor de cinco lanzamientos, midiendo la distancia horizontal en el piso desde este punto hasta el punto que marcó la esfera. Registre los datos en la primera columna de la Tabla, sacando el promedio de las cinco mediciones. 7. Para cada lanzamiento obtenga el tiempo de vuelo determinado y regístrelo en la segunda columna de la Tabla con su respectivo promedio. 8 Registre la velocidad inicial en el eje horizontal, en la tercera columna de la tabla. Precauciones - Use siempre las gafas de seguridad para evitar posibles golpes en la cara. - La base del Lanzaproyectiles debe estar fija a una mesa firme mediante una prensa, para disminuir el patrón de dispersión. Cualquier movimiento de la mesa o del lanzador se hará notar en los resultados. - Al fijar el Lanzaproyectiles a una mesa, es deseable que el lado del rótulo quede alineado con un borde para poder marcar en el piso la posición de la boca de salida usando una plomada. - Para cambiar la inclinación respecto a la horizontal basta con aflojar los tornillos mariposa y rotar el Lanzaproyectiles hasta alcanzar el ángulo deseado (indicado por la plomada y el transportador ubicados en un costado) y luego ajustarlos nuevamente. - Cargue el lanzador usando siempre la barra de carga y la esfera. El pistón se puede dañar si se usa la barra de carga sin estar puesta una esfera. - Cuando se ha cargado el Lanzaproyectiles, se puede observar el indicador amarillo en alguna de las ranuras de indicación de velocidad inicial en el costado del cilindro, y la esfera en la ranura siguiente. Para verificar si el Lanzaproyectiles está cargado, observe las ranuras laterales. NUNCA MIRE EL CILINDRO DE FRENTE! - Para disparar la esfera, hale hacia arriba del cordón atado al gatillo. El movimiento necesario es de aproximadamente un centímetro.

3 Hallando la velocidad inicial y tiempo de vuelo: Método (Con sensor de tiempo de vuelo): Teniendo en cuenta que el disparador producirá la misma velocidad inicial independientemente del ángulo, si se coloca la misma esfera en el mismo lanzador, entonces se procederá a calcular la velocidad inicial horizontalmente, que luego podrá ser aplicada a cualquier ángulo. Para una esfera disparada horizontalmente con una velocidad inicial V ox, el alcance horizontal (x) de la esfera está determinado por x=voxt, donde t es el tiempo de vuelo de la esfera. Si se asume despreciable la fricción del aire se podrá entonces determinar la velocidad inicial mediante la ecuación V 0x = t v., en donde t v será obtenido mediante el sensor, y x x es la medida de la distancia horizontal que alcanza la esfera. Para la toma del dato de tiempo de vuelo proceda así: - Asegúrese que la fotopuerta y el sensor de tiempo al vuelo estén conectados a la interface, y a su vez la interfase a la cpu del computador. - Abra el programa Data Studio y haga click sobre crear experimento - Al hacer click en el icono de la interface se desplegará el listado de sensores de donde deberá seleccionar la fotopuerta y tiempo de vuelo haciendo doble click sobre ellos, entonces aparecerá el respectivo icono en las respectivas entradas de la interface. - En el menú de la izquierda haga doble click sobre tabla de datos para obtener allí el registro. - En la parte superior de la ventana aparece un contador con el botón inicio. - Antes de hacer cada lanzamiento deberá dar inicio y terminado el movimiento deberá dar terminar. - Se irá completando la tabla de datos para cada lanzamiento. La columna de tiempo transcurrido es la que debe tomarse en cuenta, mientras la tiempo no, ya que allí se registra el tiempo entre dar clic en inicio y accionar el gatillo, tiempo que no interfiere para nada en esta práctica. Método : (Con dos fotopuertas para velocidad inicial). Usando la misma ecuación del procedimiento anterior podrá calcular el tiempo de vuelo si conoce los valores de la velocidad inicial y el alcance horizontal de la esfera. Para medir la velocidad inicial mediante el sensor proceda así: - Asegúrese que las dos fotopuertas estén conectados a la interface, y a su vez la interfase a la cpu del computador. - Abra el programa Data Studio y haga click sobre crear experimento - Al hacer click en el icono de la interface se desplegará el listado de sensores de donde deberá seleccionar el sensor fotopuerta para las entradas y de la interface, haciendo doble click sobre ellos, entonces aparecerán los respectivos íconos. - En el menú de la izquierda haga doble click sobre tabla de datos, seleccionando velocidad en canal para obtener allí el registro. - En la parte superior de la ventana aparece un contador con el botón inicio.

4 - Antes de hacer cada lanzamiento deberá dar inicio y terminado el movimiento deberá dar terminar. - Para cada lanzamiento, deberá tomar el dato de la velocidad, La columna de tiempo no debe tomarse en cuenta, ya que allí se registra el tiempo entre dar clic en inicio y accionar el gatillo, tiempo que no interfiere para nada en esta práctica. Hallando la altura alcanzada para diferentes ángulos:. Una vez que halla detectado el alcance que tendrá la esfera, ubique una tabla de forma vertical en la mitad de dicho alcance, de forma que al disparar la esfera, ésta se choque contra la tabla.. Utilizando el transportador y la plomada ubique el disparador en el ángulo deseado, aflojando suavemente la mariposa y volviéndola a ajustar. Deberá tomar el dato cada 5 grados, empezando desde 0 hasta 75. Para cada ángulo de lanzamiento tome dato de la altura a la cual se choca la esfera, midiéndola desde el nivel horizontal en el que se encuentra el lanzador, con su respectiva velocidad inicial y registre los datos en la tabla No.. Sabiendo que la magnitud de la velocidad inicial será la misma que en el procedimiento descrito inicialmente, calcule la velocidad en el eje horizontal y en el eje vertical, por descomposición de vectores, en donde V ox = V o Cosα, y, V oy = V o Senα RESULTADOS Y ANALISIS DE DATOS Tabla No Alcance horizontal Tiempo de vuelo Velocidad inicial V 0x 4 5 Qué factores pudieron intervenir en la diferencia de datos para la misma medida? Cuánto vale la velocidad inicial en el eje vertical para este caso? Tabla α = 0 o Altura V ox α =5 o Altura V ox

5 α = 0 o Altura V ox α = 45 o Altura V ox α = 60 o Altura V ox α = 75 o Altura V ox Qué relación encuentra entre el ángulo de lanzamiento y la altura alcanzada? Qué relación encuentra entre la velocidad inicial en el eje vertical y la altura alcanzada? Qué relación encuentra entre la velocidad inicial en el eje horizontal y la altura alcanzada? CONCLUSIONES Qé puede concluir en relación al movimiento vertical y horizontal del movimiento parabólico?