Cinemática de la partícula

CINEMÁTICA DE LA PARTÍCULA I
1. Objetivo
Determinar experimentalmente la velocidad instantánea de un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme.
2. Fundamento Teórico
La cinemática es una rama de la física que estudia las leyes del movimiento (cambios de posición) de los cuerpos, sin tomar en cuenta las causas (fuerzas) que lo producen y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoriaen función del tiempo. La aceleración es el ritmo con que cambia la rapidez (módulo de la velocidad). La rapidez y la aceleración son las dos principales cantidades que describen cómo cambia la posición en función del tiempo.
El movimiento trazado por una partícula lo mide un observador respecto a un sistema de referencia. Desde el punto de vista matemático, la cinemática expresa cómo varíanlas coordenadas deposición de la partícula (o partículas) en función del tiempo. La función matemática que describe la trayectoria recorrida por el cuerpo (o partícula) depende de la velocidad (la rapidez con la que cambia de posición un móvil) y de la aceleración (variación de la velocidad respecto del tiempo).
El movimiento de una partícula (o cuerpo rígido) se puede describir según los valores develocidad y aceleración, que son magnitudes vectoriales.
Si la aceleración es nula, da lugar a un movimiento rectilíneo uniforme y la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo.
Si la aceleración es constante con igual dirección que la velocidad, da lugar al movimiento rectilíneo uniformemente acelerado y la velocidad variará a lo largo del tiempo.
Si la aceleración es constante condirección perpendicular a la velocidad, da lugar al movimiento circular uniforme, donde el módulo de la velocidad es constante, cambiando su dirección con el tiempo.
2.1 Movimiento Rectilíneo Uniforme
En este movimiento la velocidad permanece constante y no hay una variación de la aceleración (a) en el transcurso del tiempo. Esto corresponde al movimiento de un objeto lanzado en el espacio fuera detoda interacción, o al movimiento de un objeto que se desliza sin fricción. Siendo la velocidad v constante, la posición variará linealmente respecto del tiempo, según la ecuación:


donde  es la posición inicial del móvil respecto al centro de coordenadas, es decir para .
3. Procedimiento
Para realizar este experimento lo primero que se hizo fue montar el mismo con un carril deaproximadamente 2 m con cinta métrica en uno de los extremos para medir las distancias, el carril estaba sujeto por dos maderas y dos prensas. Se puso un disparador encima del carril a 20 cm de uno de los extremos y dos sensores; el primero era el patrón que no se debía mover, luego el secundario que se movía una distancia x. Posteriormente se colocó un móvil o carrito adelante del disparador.
Una vezmontado el experimento, impulsamos el carrito comprimiendo el resorte siempre la misma distancia, en cada caso medimos cinco veces el tiempo que empleó el móvil en recorrer la distancia “x” y sacamos el promedio de los tiempos.
Realizamos 10 mediciones para diferentes distancias según la tabla dada, posteriormente completamos la misma con los datos obtenidos.
4. Datos
TABLA 1. DATOS EXPERIMENTALESPARA MEDIR EL MOVIMIENTO RECTILÍNEO DE UN MÓVIL
N
X(cm)
t1(s)
t2(s)
t3(s)
t4(s)
t5(s)
tp(s)
1
15
0.145
0.147
0.146
0.146
0.147
0.146
2
20
0.192
0.193
0.195
0.193
0.194
0.193
3
25
0.254
0.251
0.257
0.251
0.262
0.255
4
30
0.301
0.302
0.304
0.300
0.299
0.301
5
35
0.350
0.347
0.346
0.349
0.355
0.349
6
40
0.403
0.409
0.394
0.403
0.414
0.405
7
450.454
0.452
0.447
0.446
0.455
0.451
8
50
0.508
0.503
0.517
0.501
0.495
0.505
9
55
0.560
0.640
0.642
0.631
0.635
0.635
10
60
0.626
0.640
0.642
0.631
0.635
0.635

En la Tabla 1 pueden verse ocho columnas. La primera indica el número de distancias que deben ser medidas en el experimento. La segunda muestra la distancia en cm que se movió el sensor para medir la...