Tareas Fisica

                 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 PROBLEMATodos los medios de transporte 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 ingenieríaaerodinámica.
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 delmovimiento del avión. 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 ellaactúa en sentido 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:
                                         (1)                          af  proporcional  a   V2
Con los mismos experimentos en el túnel de viento se 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.
                                        (2)                       af  =  - kV2
 DESCRIPCION DEL EXPERIMENTO
Utilizando el modelo a escala de un avión dentro de un túnel de viento, se midieron la velocidad del avión y la aceleración de frenado. Los valores correspondientes se transcriben en la tabla 1.
                                                                         Tabla 1
V (m/s)
15
19
21
24
27
31
33
37
40
42
45
48
af (m/s2)
2,25
3,61
4,41
5,76
7,299,61
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 sehace usualmente un análisis de la siguiente manera:
-  Se identifican las variables que intervienen en el experimento, precisando con toda claridad cuál o cuáles son variables dependientes 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 ( porejemplo, papel milimetrado, logaritmico, semilogaritmico, de coordenadas polares, etc.)
Las escalas son independientes entre sí y deben contener a todos los valores que aparecen en 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...