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PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 03

CINEMÁTICA.

1. OBJETIVO

1) Establecer cuáles son las características del movimiento rectilíneo con aceleración constante.
2) Determinar experimentalmente las relaciones matemáticas que expresan la posición, velocidad y aceleración de un móvil en función del tiempo.


2. MATERIALES

Computadora personal con programa Data Studio instalado
Sensor de movimientorotacional
Móvil PASCAR
Varillas (3)
Polea
Pesas con portapesas
Cuerda
Regla
Plano inclinado (riel)



3. FUNDAMENTO TEÓRICO

El movimiento puede definirse como un cambio continuo de posición. En la mayor parte de los movimientos reales, los diferentes puntos de un cuerpo se mueven a lo largo de trayectorias diferentes. Se conoce el movimiento completo si sabemos como se mueve cada punto del cuerpo;por ello, para comenzar, consideraremos solamente un punto móvil, o un cuerpo pequeño denominado partícula.


Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU).
En el equilibrio de los cuerpos cuando éstos están sometidos a la acción de fuerzas no concurrentes, surge una nueva magnitud física llamada momento o torque, que tratará de justificar de un modo directo la capacidad que poseen las fuerzas paraproducir rotación.


3.1.1. Movimiento.
Es el cambio continuo de posición que experimenta un cuerpo con el tiempo, para nosotros esta posición queda determinada por sus proyecciones sobre los tres ejes de un sistema de coordenadas rectangulares, el cual se denomina sistema de referencia; consideremos ahora que el móvil se desplaza en la dirección +X de un sistema coordenado lineal, entonces su posiciónen cualquier instante de tiempo, estará especificada cuando se conozca la función x = x(t).

3.1.2. Velocidad media.
Se define como la razón del desplazamiento al tiempo transcurrido. Si denotamos por x = x2 - x1, al desplazamiento desde la posición inicial x1 hasta la posición final x2 y por ∆t = t2 – t1 , al tiempo transcurrido, entonces la velocidad media estará dada por:(1)

La ecuación (1), puede escribirse de la forma:

(2)

Puesto que nuestro dispositivo de medida del tiempo puede ponerse en marcha en cualquier instante, podemos hacer t1 = 0 y t2 igual a un tiempo cualquiera t. Entonces, si x0 es la abscisa cuando t = 0 (x0 se denomina posición inicial) y x es la abscisa en el instante t, la ecuación(2) se convierte en:

(3)

3.1.3. Velocidad instantánea.
Es la velocidad de un cuerpo en un instante dado, en un punto de su trayectoria. Si el intervalo de tiempo de la ecuación (1) se toma cada vez más corto, la posición final x2 estará cada vez más próxima a la posición inicial x1, es decir ∆x se irá acortando y la velocidad media tenderá a tomar magnitud, dirección ysentido de la velocidad del cuerpo en x1 . La velocidad instantánea v es:
(4)

En un movimiento uniforme el valor de la velocidad media será igual en magnitud al valor de la velocidad instantánea.

Movimiento Rectilíneo Uniformemente Variado (MRUV).
Excepto en ciertos casos especiales, la velocidad de un cuerpo móvil varía continuamente durante el movimiento. Cuando esto ocurre, se diceque el cuerpo se mueve con un movimiento acelerado o que tiene una aceleración.

3.2.1. Aceleración media.
La aceleración media de la partícula o móvil cuando se mueve de un punto P hasta un punto Q (ver figura 1) se define como la razón de cambio de velocidad al tiempo transcurrido:

(5)

Donde t1 y t2 son los tiempos correspondientes a las velocidades v1 y v2.
La aceleraciónmedia entre t1 y t2 es igual a la pendiente de la cuerda PQ.

Figura 1. Gráfica velocidad-tiempo.


3.2.2. Aceleración instantánea.

Es la aceleración en cierto instante, o en determinado punto de su trayectoria, se define del mismo modo que la velocidad instantánea, por lo cual realizando un análisis similar se define esta aceleración como:

(6)

En un movimiento uniformemente...