Movimiento acelerado en una dimensi´´on

Universidad de Chile
Facultad de Ciencias
Departamento Física

Informe N°1
Movimiento acelerado en una dimensión

Resumen

Para esta sesión experimental, se montó un sistema consistente en un riel colocado con cierto ángulo de inclinación (cercano a 10°), sobre el cual se deslizó un carro equipado con una regleta graduada con trece franjas negras espaciadas 0.5 cm, además, adyacente alriel se colocó un fotosensor conectado a una computadora (montaje electrónico), de modo tal que al pasar el carro junto a la regla a través del fotosensor, éste detectó los intervalos de tiempo que tardaba en recorrer 1 cm. De esta manera el software computacional registró los intervalos de tiempo, que a medida que avanzó el experimento se hacían más pequeños, por la acción de la aceleración cuyomódulo calculado fue 1,21 [m/s2]. El valor de la aceleración fue encontrada utilizando el método de mínimos cuadrados, herramienta estadística, que ayuda a determinar la mejor recta representativa de una muestra de datos, que en este caso fue obtenida desde la representación de la velocidad media en función del tiempo. Paralelo a esto, y en consecuencia con el objetivo, mediante trigonometría secalculó el ángulo de inclinación, que ayudó a determinar la aceleración teórica y así compararla por el resultado experimental. El valor del ángulo fue 7,6°, y la aceleración teórica obtenida fue 1,3 [m/s2]. Adicionalmente se incluirá un calculo del valor experimental de g y compararlo con el valor de referencia de g=9,8 [m/s2].

Introducción

Hace más de trescientos años Isaac Newton(1642-1727), físico y matemático inglés, formuló los conceptos básicos y leyes de la mecánica que llevan en honor a él su nombre. Estas leyes son conocidas de la siguiente forma:
- Primera Ley de Newton: si un cuerpo no interactúa con otros cuerpos, es posible identificar un marco de referencia en el que el cuerpo tiene aceleración cero.
- Segunda Ley de Newton: cuando se ve desde un marco dereferencia inercial, la aceleración (a) de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta (F) que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa (m):
[pic]
- Tercera Ley de Newton: si dos objetos interactúan, la fuerza F12 ejercida por el objeto 1 sobre el objeto 2 es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza F21 ejercida por el objeto 2 sobre el objeto 1.Es interesante notar, que pese al tiempo transcurrido desde su formulación, hoy siguen vigentes, dando respuesta y explicación a muchos fenómenos de la física clásica, y en situaciones tan cotidianas como conducir un automóvil. Por este motivo, es importante realizar su comprobación experimental, de modo tal de ver cómo se cumplen estas leyes, y las aplicaciones prácticas de éstas.
En estasesión experimental nos centramos en la segunda ley de Newton, y su aplicación en planos inclinados. Los objetivos fijados son:
- Determinar el ángulo que forma el plano inclinado con la horizontal
- Determinar la posición y velocidad en función del tiempo del carro que baja por el plano inclinado.
- Encontrar el valor para la aceleración del carro.
- Mediante el ajusteestadísticos de “mínimos cuadrados”, calcular la pendiente y ordenada en el origen de una recta.
- Comparar los resultados obtenidos con cálculos teóricos aplicados a la misma situación problema.

Resumen Teórico
Uno de los objetivos de esta sesión es comparar el valor de la aceleración obtenida experimentalmente con el valor predeterminado de ésta mediante la teoría de la aceleración en unplano inclinado.
Primero, es necesario especificar que el movimiento del carro en el plano inclinado es uniformemente acelerado, debido a que la aceleración es constante, la velocidad media del intervalo t1 y t2 será igual a la velocidad del instante intermedio (t1 + t2)/2.
La velocidad media v, es el cambio de posición ∆x de un móvil en un intervalo de tiempo ∆t, y se representa...