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

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1 UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS GUÍA DE TRABAJO DE LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA PRÁCTICA N 4C TEMA: MOVIMIENTO SEMIPARABOLICO (alcance y altura). OBJETIVOS: - Analizar el comportamiento de las variables alcance máximo, tiempo de vuelo, altura (caída vertical) y velocidad inicial de una esfera lanzada almente. MATERIALES: - Lanzaproyectiles con cargador, transportador y esfera - Plomada - Metro - Papel carbón - Papel blanco - Sensor de tiempo al vuelo y/o velocidad inicial. - Prensa. - Computador con Data Studio. MONTAJE: 1 Fije el Lanzaproyectiles con una prensa a a la mesa. 2 Ajuste el ángulo de salida a 0º, de manera que la esfera sea lanzada almente. 3 Haga un lanzamiento de prueba en la posición de alcance medio para determinar la posición inicial del blanco vertical. Coloque el blanco vertical de manera que la esfera lo impacte en su Figura 4.1 base. 4 Coloque el papel carbón y la hoja blanca en el lugar donde impactará la esfera, allí también deberá ubicar el sensor de tiempo de vuelo, en caso de tenerlo.

2 PROCESO DE TOMA DE DATOS: 1 Asegúrese que el lanzaproyectiles esté fijo a una mesa que no tenga movimiento. 2 Ajuste el ángulo del Lanzaproyectiles a cero grados, de manera que el disparo sea al. 3 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. 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 al en el piso desde este punto hasta el punto que marcó la esfera. Registre los datos en la primera columna de la Tabla 1, sacando el promedio de las cinco mediciones. 7 Para cada lanzamiento obtenga el tiempo de vuelo determinado por el sensor y regístrelo en la segunda columna de la Tabla 1 con su respectivo promedio. Para la toma del dato de tiempo de vuelo proceda así: 8 Aplique la ecuación para calcular la velocidad inicial y regístrelo en la tercera columna de la tabla 1. Hallando la velocidad inicial: Método 1 (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 almente, que luego podrá ser aplicada a cualquier ángulo. Para una esfera disparada almente con una velocidad inicial V ox, el alcance de la esfera está determinado por x=v ox t, 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 al 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.

3 - 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 2: (Con dos fotopuertas para velocidad inicial). - 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 1 y 2 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 2 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. - 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 para diferentes distancias ales: 1 Tome nota de la altura de lanzamiento desde la boca de salida del cilindro hasta el suelo y marque esta misma altura sobre la tabla que servirá de blanco. 2 Mida la distancia al desde la boca de salida del cilindro hasta el punto en donde impacta la esfera en el suelo y ubique allí la tabla que servirá de blanco vertical. 4 Para cada nuevo lanzamiento acerque el blanco al Lanzaproyectiles en cantidades iguales de distancia. Por ejemplo, cada 10 cm. 5 Tome nota de la distancia al y la distancia vertical que cayó la esfera, (distancia desde el nivel al del lanzaproyectiles hasta el punto de impacto en el blanco). Registre los datos en la tabla 2. 6 Calcule el valor de x 2 para completar la columna dos de la Tabla 2. Precauciones - Use siempre las gafas de seguridad para evitar posibles golpes en la cara.

4 - La base del Lanzaproyectiles debe estar fija a una mesa firme mediante una prensa, para disminuir el patron 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 al 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. RESULTADOS Y ANALISIS DE DATOS Tabla 1 No Alcance al Velocidad inicial V ox Promedio 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 2 x 2 ( de caída)

5 Promedio: ( de caída) ( de caída) Promedio: ( de caída) Promedio: 1) Realice la gráfica de alcance (x) Vs.. 2) Realice la gráfica de alcance (x) Vs. x 2 y trace la recta que mejor aproxime los datos (regresión lineal) 3) Calcule la pendiente del gráfico para hallar la velocidad de la esfera cuando abandona el cilindro y compárelo con el dato obtenido en las mediciones. CONCLUSIONES Qé puede concluir en relación al movimiento vertical y al del lanzamiento del proyectil?