informe lab fisica carril de aire

Carril de aire y foto detector
Medición de la gravedad
Esteban García Torres, cod: 1423614, Estudiante de Química de la universidad del valle.
Juan David Burbano Galvis, cod: 1423133, Estudiante de Química de la universidad del valle.

Resumen.
La práctica permitió estudiar el movimiento de un carrito con once orificios que se aceleraba sobre un carril recto de aluminio el cual tenía uncompresor de aire que creaba un colchón de aire sobre este para eliminar la fricción. Con ayuda de un fotodetector se midió los tiempos de cada orificio al pasar por el fotodetector, y luego con ayuda de las ecuaciones de cinemática y las leyes de newton se procedió a calcular la aceleración del sistema y la gravedad.

Introducción.
Un sistema que describe un movimiento uniformemente acelerado puederelacionarse con las fórmulas de cinemática y las leyes de newton para el movimiento. El objetivo principal de esta práctica es obtener la gravedad y la aceleración del sistema, mediante cálculos matemáticos, tratando al máximo de minimizar fricciones que aumenten el error experimental.

Basándose en la figura (1) se puede ver que el carro de masa M describe un movimiento uniformemente aceleradocuando se pone una masa m en el porta pesas.

Las ecuaciones cinemáticas y newtonianas que describen el movimiento son:

(1)

(2)

(3)

(4)

Y finalmente combinando (2), (3), (4) obtenemos una nueva relación.



Siendo que la gravedad es constante en elespacio donde opera el sistema, mientras que las masas m y M no varíen, la aceleración del sistema debe permanecer constante.

Figura 2.

Utilizando (1) podemos obtener una nueva expresión para calcular los intervalos de tiempo de cada orificio.

(5)

Método experimental.
Con objeto de analizar experimentalmente lo anterior se procede a montar el experimento.
El cual consta de:
1-carrilrecto de aluminio, con una polea liviana y de baja fricción en uno de sus extremos.
2-Un compresor de aire y manguera flexible
3-Carrito de aluminio con once orificios. Once palos metálicos cilíndricos.
4-Fotodetector.
5-Cronometro programable.
6-Cuerda liviana y resistente.
7-Balanza de 0.01g.
8-Portapesas liviano.
9-Pesas.
10-Calibrador.

Se mide la masa del carrito M, la masas del porta pesas yde las pesas. También se mide las distancias desde el primer orificio hasta el último.
Se define la posición del fotodetector.
Se calibra el cronometro y con cada masa se toman 10 medidas de tiempo por cada orificio.

Cálculos y Resultados.
Tabla 1. Datos experimentales.
D+di
(cm)
Δt
(m1)
Δt
(m2)
Δt
(m3)
Δt
(m4)
Δt
(m5)
1
0.0243
0.0145
0.0089
0.0083
0.0079
2
0.0482
0.0288
0.0177
0.0165
0.0157
30.0724
0.0434
0.0267
0.0248
0.0235
4
0.0950
0.0571
0.0351
0.032
0.0308
5
0.1194
0.0719
0.0442
0.04
0.0388
6
0.1418
0.0856
0.0526
0.048
0.0461
7
0.1642
0.0994
0.0611
0.0564
0.0534
8
0.1868
0.1134
0.0696
0.0642
0.0608
9
0.2081
0.1266
0.0777
0.0716
0.0678
10
0.2287
0.1394
0.0855
0.0787
0.0746


Dónde:
M1=20.3g, M2=70.3g, M3=120.3g, M4=170.3g,
M5=220.3g
D=41.5cm
M=530g

Ahora se procede a hacer elcálculo de.


Los resultados se consignan en la siguiente tabla.
Tabla 2. Resultados de
D+di
(cm)

(cm)
1
0.0077
2
0.153
3
0.229
4
0.303
5
0.377
6
0.450
7
0.522
8
0.593
9
0.664
10
0.734

Ahora procedemos a tabular y graficar
Δt vs.
Δt lo calculamos usando (5) con la masa m1




Tabla 3. Δt
Δt
T(s)
Δt 12
0.00179
Δt 23
0.0356
Δt 34
0.0533
Δt 45
0.0706
Δt 56
0.0878
Δt 67
0.1048
Δt 78
0.1216
Δt 890.1381
Δt 910
0.1547
Tabla 4. Δt vs
(cm)
Δt (s)
0.0077
0.00179
0.153
0.0356
0.229
0.0533
0.303
0.0706
0.377
0.0878
0.450
0.1048
0.522
0.1216
0.593
0.1381
0.664
0.1547

A continuación se muestra la gráfica y la pendiente.


Grafica 1. Δt vs















Ahora procedemos a calcular Δt con m2




Tabla 5. Δt
Δt
T(s)
Δt 12
0.00101
Δt 23
0.0201
Δt 34
0.0302
Δt 45
0.0399
Δt 56
0.0497
Δt 67
0.0594...