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No
3
DEPARTAMENTO DE
FISICA Y GEOLOGIA
LABORATORIO DE MECANICA
SEDE VILLA DEL ROSARIO
VELOCIDAD MEDIA
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE CIENCIAS BASICAS
Objetivos
Entender el concepto de velocidad media e instantánea en forma experimenta; y reportar estos resultados.
Definir la velocidad media e instantánea.
Utilizar herramientas de análisis grafico para conocer la interpretación física de la práctica.
Esquema del Laboratorio y Materiales
Figura 1.
Materiales
Carril de aire –banco de cojín neumático 2m.
Soplante 115V/60Hz
Manguera de presión, long. 1,5m
Carrito dinámico para el Carril de aire
Soporte final para Parachoques con 2 tornillos c/u
Parachoques -horquilla
Cable conex.para el carril de aire
Banderola de 10 cm y 1cm ( Soporte y placa con enchufe)
Medidor de tiempo
Adaptador para el Medidor de tiempo
Fotoceldas con base negra
Cables de conex. Para las fotoceldas
Cronómetro digital, 24 h, 1/100s /1s
Marco Teórico y Procedimiento
Figura 2.
1
Cantidad
1
1
1
1
2
2
1
2
1
1
2
2
1
LABORATORIO DE MECANICA
VELOCIDAD MEDIA
Supongamos que en tiempo un cuerpo se encuentra en la posición , mas tarde en el tiempo
en (ver figura 2). La velocidad media entre y esta definida por
se encuentra
Donde
es el desplazamiento de la partícula y
es el tiempo transcurrido.
Por consiguiente se define que, la velocidad media durante un cierto intervalo de tiempo es igual al
desplazamiento promedio por unidad de tiempo.
Para determinar la velocidad instantánea en un punto, tal como , debemos hacer el intervalo de tiempo
tan
pequeño como sea posible, de modo que no ocurran cambios es el estado de movimiento durante ese pequeño
intervalo, es decir, calcular el límite de la fracción que aparece en la ecuación (1) cuando el denominador
tiende a cero, esto se escribe
Esta es la definición de derivada de
con respecto al tiempo, esto es
Por tanto, la velocidad instantánea es la derivada del desplazamiento con respecto al tiempo.
Procedimiento
Primera Parte: Parte Experimental.
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. Ubique el centro del riel y registre el punto como “ ” en un Diagrama del montaje de laboratorio. (POR
FAVOR NO RAYE EL RIEL DE AIRE)
3. Nivele el riel de aire, esto se realiza dejando libre el carito sobre el riel y ver que este no se mueva.
4. Ubique las fotoceladas a una distancia de 1m, la una de la otra, centradas en el punto medio “ ”.
Colocando primero la fotocelda temporizadora principal.
5. Disponga el medidor de tiempo, presionando en el SMART TIMER la tecla 1 “select measurement” (tecla
roja) active la opción “TIME”, luego con la tecla 2 “Select Mode” (tecla azul) active la opción “Two Gate”,
de esta forma se medirá la distancia que tarde en recorrer el deslizador la distancia entre las dos
fotoceldas. Realice varias pruebas soltando el carrito deslizador con la banderola de 10 cm para ver si
funciona correctamente las fotoceldas temporizadoras.
6. Elija otro punto cerca del extremo superior del riel como el punto de partida para el carrito deslizador,
márquelo en el diagrama del montaje como . Manténgalo fijo durante tda la practica.
Segunda Parte: Registro de Datos.
1. La distancia “D” es la que hay entre los centros de las fotoceldas encendidas en la forma como se indica
en ítem 4 de la primera parte.
2. Coloque el carrito deslizador con banderola cobre el carril de aire.
3. Mida el tiempo que le toma al deslizador pasar a través de las fotoceldas cuando es liberado desde la
parte más alta del riel, activando la medición con la tecla START/STOP (tecla negra). Repita este
procedimiento cinco veces para obtener un tiempo promedio. Llene la tabla 1, con los datos obtenidos.
4. Acerque las dos fotoceldas hacia el punto medio
5 cm cada una. Asegúrese que las dos fotoceldas
estén a la misma distancia desde el punto medio . Repita el proceso de la toma de daos del paso 3.
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LABORATORIO DE MECANICA
VELOCIDAD MEDIA
5. Continúe disminuyendo la distancia de 5 cm en 5 cm, y repita la toma de datos hasta que la
distancia entre la fotoceldas sea de 20 cm.
6. Halle la velocidad media para cada una de las anteriores distancias entre las fotoceldas y
regístrelas en la tabla 1.
7. Para la toma de datos de 10 cm entre las fotoceldas, deje la fotocelda principal en el punto medio
, esto se realiza dejando solamente la fotocelda que se encuentra conectada a la terminal 1 del
medidor de tiempo y ubíquela en el punto medios , cambie el modo a “StopWatch”, con la
ayuda de la tecla SELECT MODE (tecla azul). Mida el tiempo cuando la banderola es de 10 cm,
1.1 cm y 1 cm (girando la banderola de 1.1 cm, para que pase de lado). Realice la toma de datos
5 veces para cada aleta. Registre los datos en la tabla 2.
8. Halle la velocidad instantánea para cada uno de estos datos.
Analisis de Datos
D
TOMA
Distancia “D” [m]
0
1
2
3
4
5
6
7
8
1.00
0.90
0.80
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
Tabla 1.
TOMA
0
1
2
Distancia “D” [cm]
10
1.1
0.1
Tabla 2.
Preguntas de Control
D
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 ?
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?
Conclusiones y Observaciones
D
3