Sistema de adquisición mpli y determinación de velocidades

Sistema de adquisición MPLI y determinación de velocidades

Resumen:

En el presente trabajo se efectuaron estudios del desplazamiento de un carro en un plano horizontal, correspondientes a un movimiento rectilíneo uniforme. A partir de la utilización del sistema de adquisición de datos Multi-Purpose Lab Interface (MPLI) fue posible determinar el desplazamiento del carrito en un intervalode tiempo definido, utilizando un sensor infrarrojo (photogate), y así de esta manera poder calcular las velocidades (instantánea y media) del mismo a partir de la expresión (dx/dt).
Por otra parte se analizó la dependencia de la velocidad respecto de la frecuencia de medición y experimentalmente fue posible determinar un valor adecuado de la misma para la cual el valor de la magnitud calculadaresultase más preciso.
Mediante el análisis de las velocidades calculadas en diferentes intervalos de tiempo pequeños nos fue posible analizar el efecto de fuerzas no conservativas que provocaran la disminución de las velocidades a medida que aumentara el Δx recorrido.

Objetivos:

Estudio del sistema de adquisición de datos: Multi-Purpose Lab Interface (MPLI).
Determinación de lafrecuencia adecuada y la dependencia de la velocidad respecto de esta.
Efecto de la fuerza de rozamiento en el movimiento.

Introducción:

Un movimiento es rectilíneo cuando el móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo (dv/dt =0).
En nuestra experiencia partimos de un carrito de masa m apoyado sobre un plano horizontal, nivelado, y atado a unamasa complementaria M para ponerlo en movimiento
Debemos tener en cuenta que al atarle dicha masa estamos agregando al sistema una fuerza neta que actúa sobre el cuerpo, desviándonos así de la situación de idealidad de un MRU. En la práctica solucionamos este problema haciendo que la masa que lo impulsa caiga sobre una superficie de soporte instantes antes de que el carrito pasa por el sensor delMPLI, haciendo de esta manera que solo le brinde un impulso y que la tensión del hilo se anule momentos antes de ser registrada la posición del carro por el photogate.
Ahora sí, bajo estas condiciones nuestro sistema cumple con los requisitos de un MRU y podemos determinar la velocidad a partir de la expresión:

[pic] (1)

En donde (r es el espacio recorrido y (t el intervalo de tiempocorrespondiente a dicho desplazamiento.
Cuando el intervalo de tiempo es infinitamente pequeño, siendo entonces el espacio recorrido también muy pequeño, representando un punto de la trayectoria. La velocidad instantánea es siempre tangente a la trayectoria y se puede calcular a partir de la siguiente expresión numérica:
[pic] (2)
Es importante mencionar el dispositivo utilizado para estapráctica, conocido como sistema de adquisición de datos MPLI. Dicho sistema registra las señales de los photogates como diferencias de potencial en función del tiempo. La frecuencia de adquisición de datos puede
determinarla el usuario pero solo en un cierto rango, que depende de la duración del
evento y el número total de datos permitidos por el programa. Nos fue posible así, determinar la frecuenciaadecuada y obtener datos en frecuencias bajas, medias y altas (definidas durante la experimentación) para poder luego analizarlos.

Experimental:

Se preparó el dispositivo que se muestra en la Figura 1 a partir de materiales que nos brindaron los docentes del turno.
Como se ve en el esquema atamos un hilo al carrito con una masa m en el otro extremo y conectado a los rieles por medio de unapolea permitiendo de esta manera que al soltar el carrito la masa ejerza una fuerza motora y el piolín arrastre al carro brindándole una velocidad determinada. Es importante tener en cuenta y controlar en la práctica que la masa caiga sobre el soporte mencionado anteriormente para que la tensión del hilo se anule antes de que el sensor capte el movimiento del autito y de esta manera evitar la...