practica 4 fisica

Plano inclinado
Objetivos
1) Obtener experimentalmente la ecuación posición-tiempo () para una esfera que rueda por un plano inclinado y que parte de una posición desconocida.
2) Con base en dicha ecuación determinar la posición inicial (so) de la esfera y su aceleración ()
3) Encontrar también la fuerza de fricción ejercida por el plano sobre la esfera ()

Introducción
1) Las definiciones deposición , velocidad y aceleración de una partícula.
Definición del vector posición :
; en donde x,y,z son funciones del tiempo.
Definición del vector velocidad :
; siendo:
Definición del vector aceleración
; quedando ,

Imagen 1 : trayectoria de una perticula


Como se ilustra en la figura, elvector v es tangente a la trayectoria en el punto en que se encuentra la partícula “P”; pero, en general, el valor aceleración y el vector posición, no lo son.
Sin embargo, cuando el movimiento es rectilíneo y se toma el eje x de referencia coincidiendo con la trayectoria, las expresiones anteriores se reducen a:
r = xi en donde
v = i en donde
a= en dondelo que implica, que en este caso, los tres vectores son tangentes a la trayectoria, como se muestra en la figura y quedan plenamente determinados en cualquier instante por su componente en x mediante las funciones (1), (2) y (3). Estas funciones se denominan ecuaciones “posición-tiempo” del movimiento rectilíneo.
Ejercicio:
Para comprender mejor lo anterior, se recomienda determinar lamagnitud, dirección y sentido de los vectores en el instante t=2seg, para una partícula cuya posición varia con el tiempo según la ecuación x=t2 –t-4 (estando en metros y t en segundos) e indicar dichos vectores sobre el eje x de la figura.
Imagen 2

Este ejemplo, muestra que un movimiento rectilíneo es uniformemente acelerado
(Resulta constante.
2. Examinar y estudiar el siguiente ejemplo deaplicación de la 2ª. Ley de newton: cuando una esfera rueda por un plano inclinado actúan sobre ellas las fuerzas indicadas en la figura 3 (a saber, su peso w, la normal N y la fricción f). debe señalarse que la última fuerza es la causante de que la esfera ruede, pues si no existiera esta se deslizaría sin girar.



Imagen 3: análisis de fuerzas que actúan en una esfera que rueda por un plano inclinado.Si se conoce la masa m de la esfera, su aceleración a (la cual es tangente a la trayectoria pues el movimiento es rectilíneo), la longitud l del plano y su desnivel h, se puede calcular la fuerza de fricción de la siguiente manera:
Aplicando la 2ª. Ley de newton a la esfera, en el referencial inercial x-y ilustrado:

Procedimiento y datos experimentales:
Material utilizado:
Un balín
Un planoinclinado, acanalado y graduado en cm,
Un apoyo y un tope de madera
Una balanza granataria con resolución de 0.1 g
Una regla graduada en mm.
Un cronometro con resolución de 0.1seg.
Imagen 4: disposición del experimento del plano inclinado

Desarrollo del experimento:
1. Dar una inclinación muy leve al plano, colocando el apoyo en un extremo del plano, para que el balín pueda rodar muy lentamente.
2.Adoptar como sistema de referencia un eje x dirigido a lo largo del plano y hacia abajo, son su origen en la marca cero de la graduación del plano.
3. De acuerdo a las indicaciones del profesor, inicie sus mediciones desde un punto fijo diferente de cero (20cm)
4. Tomar las lecturas de tiempo en el intervalo 20-40 cm, para determinar el primer punto de coordenadas (t1 40), el tiempo en elintervalo 40-80 cm, determinara el segundo punto de coordenada (t2 80), entonces el tiempo en el intervalo 40-100 cm, determina el tercer punto de coordenada (t3 , 100) y así sucesivamente para incrementos de 20 cm en longitud.

Efectuar la medición del tiempo 4 veces, para cada posición, y obtener el promedio:
Ordene los datos de la siguiente manera, con el fin de proceder a elaborar la gráfica....