Analisis Grafico De Un Experimento Fisico

I.

ANALISIS GRAFICO DE UN EXPERIMENTO FISICO

OBJETIVOS
- Aprender a identificar las variables que intervienen en un experimento.
- Aprender a elaborar correctamente gráficas en papel milimetrado o logarítmico, con el
objeto de utilizarlas para relacionar las variables y calcular constantes físicas que
aparecen en un experimento
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Todos los medios detransporte usuales, tales como aviones, trenes, autos, etc., están
sometidos a varias fuerzas de fricción, como por ejemplo las que aparecen debido al
contacto de las moléculas de aire con el respectivo aparato. En este caso particular, la
fuerza de fricción depende de la velocidad del objeto y de su forma geométrica, la cual
se establece luego de cuidadosos estudios de ingeniería aerodinámica.Consideremos por ejemplo el movimiento de un avión en vuelo horizontal. Sobre el
aparato actúan diferentes fuerzas: la fuerza gravitacional, que esta compensada con la
fuerza ascencional producida en las alas; horizontalmente actúan la fuerza producida
por las turbinas y la fuerza de rozamiento entre el aire y el metal. Esta última fuerza está
aplicada en sentido contrario al del movimiento delavión. Todas estas fuerzas se
muestran en el esquema de la figura 1.

Figura 1. Diagrama vectorial de las fuerzas principales que actúan en el avión

En esta práctica vamos a estudiar únicamente la fuerza de fricción y su relación con
algunas de las variables físicas que intervienen en el movimiento del aparato.
La característica más importante de la fuerza de fricción es que ella actúa ensentido
contrario al del movimiento, produciendo así una aceleración de frenado af, la cual,
como lo dice su nombre, se opone al desplazamiento del avión hacia delante. En
mediciones cuidadosas realizadas en túneles de viento se encontró que af es
directamente proporcional al cuadrado de la velocidad del avión:
af proporcional a V2

(1)

Con los mismos experimentos en el túnel de vientose encontró que la constante de
proporcionalidad K depende de la forma geométrica ( aerodinámica ) del avión. De
esta forma, la relación (1) se escribe como la ecuación (2), en el cual el signo (-) indica
que la relación es de frenado.
af = - kV2

(2)

DESCRIPCION DEL EXPERIMENTO
Utilizando el modelo a escala de un avión dentro de un túnel de viento, se midieron la
velocidad del avión yla aceleración de frenado. Los valores correspondientes se
transcriben en la tabla 1.
Tabla 1
V
15
(m/s)

19

21

24

af
2,25 3,61 4,41 5,76
(m/s2)

27

31

33

37

40

42

45

48

7,29

9,61

10,89 13,64 16,00 17,64 20,25 23,04

Hechas las medidas y obtenidos los datos experimentales, ahora nos preguntamos:
- ¿Qué hacer con estos datos experimentales ?
-¿Existe alguna relación entre las correspondientes variables ( la velocidad del avión y
la aceleración de frenado) ?
- Si existe tal relación, ¿cómo obtenerla?.
Con el objeto de responder las anteriores preguntas se hace usualmente un análisis de la
siguiente manera:
- Se identifican las variables que intervienen en el experimento, precisando con toda
claridad cuál o cuáles son variablesdependientes y cuáles son variables
independientes.

En nuestro experimento, la variable dependiente es la aceleración af y la variable
independiente es la velocidad V.
- Se hacen gráficos en papel adecuado ( por ejemplo, papel milimetrado, logaritmico,
semilogaritmico, de coordenadas polares, etc.)
Las escalas son independientes entre sí y deben contener a todos los valores que
aparecenen la tabla de datos. Además, cada variable debe estar acompañada siempre de
sus respectivas unidades.
En la figura 2 se hace la representación gráfica en papel milimetrado de af vs V para
ilustrar el procedimiento anterior.

Figura 2. Representación gráfica de los valores de la aceleración de frenado en función
de la velocidad del avión.
- Hecha la representación gráfica, se busca ahora...