FSICA GENERAL

INFORME DE LABORATORIOS

JOSE ALEJANDRO BERTEL Cd. 98653966

e-mail: joalbego@yahoo.es

Tutor virtual: Claudia Patricia Castro

e-mail: claudia.castro@unad.edu.co

GRUPO: 100413_174

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

ESCUELA DE CIENCIAS BSICAS, INGENIERIA INDUSTRIAL

FISICA GENERAL 100413

MAYO 2011

EXPERIENCIA #1

DETERMINACION CINEMATICA DE LA ALTURA DE UN EDIFICIO (CAIDA LIBRE)

INTRODUCCIN

La descripcin matemtica del movimiento constituye el objeto de una parte de la

fsica denominada cinemtica. Tal descripcin se apoya en la definicin de una

serie de magnitudes que son caractersticas de cada movimiento o de cada tipo de

movimientos. Los movimientos ms sencillos son los rectilneos y dentro de stos

los uniformes. Los movimientos circulares son los ms simples de los de

trayectoria curva. Unos y otros han sido estudiados desde la antigedad ayudando

al hombre a forjarse una imagen o representacin del mundo fsico.

Se dice que un cuerpo se mueve cuando cambia su posicin respecto de la de

otros supuestos fijos, o que se toman como referencia. El movimiento es, por

tanto, cambio de posicin con el tiempo.

Lo que se aprecia en esta experiencia es un movimiento con aceleracin

constante provocada por un campo gravitatorio (el terrestre), ha este movimiento

lo llamamos cada libre.

El movimiento del cuerpo en cada libre es vertical con velocidad creciente

(aproximadamente movimiento uniformemente acelerado con aceleracin g)

(aproximadamente porque la aceleracin aumenta cuando el objeto disminuye en

altura, en la mayora de los casos la variacin es despreciable).

En la cada libre propiamente dicha o ideal, se desprecia la resistencia

aerodinmica que presenta el aire al movimiento del cuerpo, analizando lo que

pasara en el vaco. En esas condiciones, la aceleracin que adquirira el cuerpo

sera debida exclusivamente a la gravedad, siendo independiente de su masa; por

ejemplo, si dejramos caer una bala de can y una pluma en el vaco, ambos

adquiriran la misma aceleracin, , que es la aceleracin de la gravedad.

El cuerpo que se utiliza en la experiencia es una esfera maciza, ya que el lugar no

se encuentra en el vaco, se hace necesario utilizar un cuerpo que haga

despreciable la resistencia aerodinmica para determinar la altura partiendo de la

aceleracin de la gravedad y el tiempo que tarda en caer el cuerpo.

Conociendo estos datos y como se va a dejar caer libremente, sin velocidad inicial,

entonces se tienen datos suficientes para hallar la altura de la que cay el cuerpo

con la frmula de cada libre y se podr comparar con la altura

real para verificar si la frmula es vlida

MATERIALES Y EQUIPOS

- Cronometro de celular - Bolas de acero - Calculadora cientfica - Papel peridico.

MARCO TERICO

CINEMATICA: La Cinemtica es la rama de la mecnica clsica que estudia las

leyes del movimiento de los cuerpos sin tener en cuenta las causas que lo

producen, limitndose, esencialmente, al estudio de la trayectoria en funcin del

tiempo.

CAIDA LIBRE: En fsica, se denomina cada libre al movimiento de un cuerpo bajo

la accin exclusiva de un campo gravitatorio. Esta definicin formal excluye a

todas las cadas reales influenciadas en mayor o menor medida por la resistencia

aerodinmica del aire, as como a cualquier otra que tenga lugar en el seno de un

fluido; sin embargo es frecuente tambin referirse coloquialmente a stas como

cadas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general

despreciables

DETERMINADIN CINEMATICA DE LA ALTURA DE UN EDIFICIO: Cuando un

cuerpo es soltado a determinada altura su velocidad aumenta de forma

proporcional al valor de la gravedad y cuando se lanza un con una Velocidad

inicial cero la distancia recorrida es directamente proporcional al cuadrado del

tiempo.

TOMA DE DATOS Se mide el tiempo dejando caer 4 veces los balines o bolas de acero.

INTERPRETACION DE LA INFORMACION

Utilizando la ecuacin:

La altura real es 14.5 metros y la medida terica es de 10.87m, hay una diferencia

aproximada de 3.6 metros esto debido a la imprecisin en la medida del tiempo y a

la resistencia ejercida por el aire, ya que era difcil tomar una medida exacta por la

ubicacin del observador (persona que ley el tiempo). Esto se puede observar en

los datos que hay del tiempo, son algo dispersos.

FUENTES DE ERROR

La principal fuente de error es como medir el tiempo, hay mucha

imprecisin por parte humana, la ubicacin del observador.

La resistencia del aire.

CONCLUSIONES

La distancia que se recorre en un segundo cambia, a medida que pasa el

tiempo es mayor por accin de la aceleracin ejercida por el centro de la

tierra (gravedad terrestre).

Entre ms alto sea el edificio mayor error porque el aire afecta con mayor

intensidad.

SUGERENCIAS

Dar una explicacin ms profunda de donde sale la ecuacin

Explicar cmo calcular la influencia del aire.

Sensor para una medida ms precisa del tiempo.

CIBERGRAFIA

Modulo fsica general de la Universidad Nacional Abierta y a distancia

UNAD.

Pginas web:

http://www.lawebdefisica.com/quees/entro.php

http://web.educastur.princast.es/proyectos/fisquiweb/dinamica/dinamica1.htm

Imgenes:

http://www.google.com.co/imgres?q=balin+de+acero&um=1&hl=es&tbm=isch&tbni

d=C155M3M3gxyDRM:&imgrefurl=http://wn.com/miboro007&docid=UMcJgDrNBltk

0M&imgurl=http://i.ytimg.com/vi/Kj7NiWLMiX4/0.jpg&w=480&h=360&ei=csGtTsnd

HsXMtge2oK33Dg&zoom=1&iact=hc&vpx=347&vpy=372&dur=1177&hovh=194&h

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EXPERIENCIA #2

MOVIMIENTO PARABOLICO

INTRODUCCION

Puede ocurrir que un cuerpo est sometido, simultneamente, a dos movimientos.

Un movimiento de avance horizontal y un lanzamiento vertical hacia arriba que por

efecto de la gravedad es de cada libre, cuando esto ocurre, nos encontramos con

un movimiento parablico.

En la prctica nos podemos encontrar con este tipo de movimiento, por ejemplo

cuando un motociclista salta una rampa a toda velocidad para superar unos

obstculos, la flecha disparada por un arco, el lanzamiento de la jabalina o cuando

un futbolista patea una pelota hacia adelante, la trayectoria que sigue la pelota es

una parbola

La ecuacin del movimiento parablico es la resultante del movimiento en el eje x,

movimiento rectilneo uniforme y el movimiento en el eje y,

movimiento de cada libre (dibujado en un plano cartesiano),

En esta experiencia se comprobara esta ecuacin con el movimiento parablico

descrito por un baln de futbol de saln lanzado a una altura de 1 metro y

alcanzando una distancia recorrida horizontalmente de 3 metros.

MATERIALES Y EQUIPOS.

Un baln de futbol sala

Flexmetro

Cronometro

Lpiz

Cuaderno

Cmara fotogrfica

MARCO TEORICO

MOVIMIENTO PARABOLICO: El movimiento parablico completo se puede

considerar como la composicin de un avance horizontal rectilneo uniforme y un

lanzamiento vertical hacia arriba, que es un movimiento rectilneo uniformemente

acelerado hacia abajo (MRUA) por la accin de la gravedad.

En condiciones ideales de resistencia al avance nulo y campo gravitatorio

uniforme, lo anterior implica que:

1. Un cuerpo que se deja caer libremente y otro que es lanzado

horizontalmente desde la misma altura tardan lo mismo en llegar al suelo.

2. La independencia de la masa en la cada libre y el lanzamiento vertical es

igual de vlida en los movimientos parablicos.

3. Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba y otro parablicamente

completo que alcance la misma altura tarda lo mismo en caer.

4. Se denomina movimiento parablico al realizado por un objeto cuya

trayectoria describe una parbola.

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME: Un movimiento es rectilneo cuando el

mvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es

constante en el tiempo, dado que su aceleracin es nula. Nos referimos a l

mediante el acrnimo MRU.

El MRU (movimiento rectilneo uniforme) se caracteriza por:

Movimiento que se realiza sobre una lnea recta.

Velocidad constante; implica magnitud y direccin constantes.

La magnitud de la velocidad recibe el nombre de aceleracin o rapidez.

Aceleracin nula.

MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME ACELERADO: El movimiento rectilneo

uniformemente acelerado (MRUA), tambin conocido como movimiento rectilneo

uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un mvil se desplaza sobre

una trayectoria recta estando sometido a una aceleracin constante.

Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de cada libre vertical, en el cual la

aceleracin interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la

gravedad.

Tambin puede definirse el movimiento como el que realiza una partcula que

partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.

CAIDA LIBRE: En fsica, se denomina cada libre al movimiento de un cuerpo bajo

la accin exclusiva de un campo gravitatorio

El concepto es aplicable tambin a objetos en movimiento vertical ascendente

sometidos a la accin desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical; o

a satlites no propulsados en rbita alrededor de la Tierra, como la propia Luna

TOMA DE DATOS

Altura mxima alcanzada por el baln = 1 metro.

Distancia recorrida por el baln en el eje horizontal = 3 metros.

Tiempo tomado en realizar el movimiento parablico. Se toman varias

mediciones para incrementar la confiabilidad de la medicin.

1.30s 1.75s 1.40s 1.44s 1.35s

Tiempo promedio = 1.45 segundos.

INTERPRETACION DE LA INFORMACION

Con la informacin recopilada, descomponemos el movimiento parablico, en el

movimiento que se hace en el eje x y el hecho en el eje y que es el movimiento de

cada libre.

Tenemos entonces que la ecuacin del desplazamiento en el eje x es , no

conocemos la velocidad, luego procedemos a hallarla.

El baln desde el lugar que se le dio la patada hasta dnde cae recorri 3 metros

en la horizontal y lo hizo en promedio en 1,45 segundos, entonces ;

Luego la velocidad promedio del baln en el eje x es de .

Hemos medido la altura mxima alcanzada por el baln en el eje y de 1 metro y

sabemos por observacin y teora que a esta altura la velocidad es cero gracias al

movimiento uniforme acelerado causado por la gravedad y adicionalmente,

cuando llega a cero la velocidad, el tiempo en ese instante es la mitad del tiempo

total. Conociendo estos datos ahora podemos proceder a aplicar la frmula del eje

( )

( )

Ahora conocemos tanto la velocidad promedio en x, como la velocidad inicial en el

eje y del baln.

Pero el recorrido descrito por el baln no es en solo uno de estos ejes, sino que es

la combinacin de los dos movimientos, segn lo observado, por tanto la ecuacin

de este movimiento es la resultante de la combinacin de las ecuaciones

anteriores. As:

.

Reemplazaremos la ecuacin para comprobar si se cumple con los datos reales

recopilados. Lo haremos en el punto donde el baln alcanza la mxima altura, ya

que all conocemos tambin a x, donde es la mitad del recorrido total en eje

horizontal.

.

1m

Hemos comprobado que el movimiento parablico es la combinacin del

movimiento en las componentes x,y. Por tanto este movimiento es bidimensional.

FUENTES DE ERROR

Error aleatorio:

Provocado por error humano a la hora de medir el tiempo, se pierde

precisin en el momento de reaccin, por tanto el tiempo de medicin

flucta bastante.

Falta de precisin en el patada al baln, al lanzar el baln con el pie en

ocasiones no se es preciso para alcanzar el metro de altura y los tres

metros de distancia que se colocaron como estndar en nuestra

experiencia.

CONCLUSIONES

El movimiento parablico, es la combinacin del movimiento en el eje x,

desplazamiento vertical y el movimiento en el eje y, desplazamiento de

cada libre.

En el eje Y el baln parte con una velocidad diferente de cero y sube, pero

la fuerza de la gravedad lo va frenando, hasta que llega un punto en el cual

comienza a bajar, y su velocidad cambia de direccin, retornando de nuevo

al suelo. Esto no ocurre en el movimiento en el eje X, en el cual el objeto

siempre se aleja del origen.

En principio la velocidad est disminuyendo, hasta que llega un punto en el

cual la velocidad es cero, este punto es precisamente el punto en el cual el

baln alcanza la altura mxima y a partir de all la velocidad se vuelve

negativa, es decir que hay un cambio en la direccin de la velocidad.

SUGERENCIAS

Se mejorara la precisin en la medida utilizando un sensor que anulara el

error humano en la medicin del tiempo.

Mucha practica del pateador para ser preciso con el movimiento.

CIBERGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada

http://fcabaleiro.gotdns.com/fisicagravitatoria/xhtml/contenidos/bloque1/tema4/tema4index

.html

http://movimientoparabolicocaro.blogspot.com/

http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/Rinke/Proyectofinalcursomatematicadigit

al/Objetivos.htm

http://gsaint42.wikispaces.com/Movimiento+Parab%C3%B3lico

EXPERIENCIA #3

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD

INTRODUCION

La fsica es la ciencia de la medida. Esta es una buena definicin a no ser porque

en ella se engloban la mayora de las actividades humanas que tienen un

trasfondo materia. La nica forma que tenemos los humanos de estudiar cualquier

objeto o fenmeno es comparando datos que nosotros o mquinas son capaces

de tomar, y que por cierto, slo nosotros somos capaces de interpretar.

La fsica estudia los sistemas, su estructura y las interacciones que se dan entre

los mismos. Es una ciencia pretenciosa, (otros dirn pendenciera), est buscando

llegar a los ltimos rincones de la materia, intentando encontrar sentido y

explicacin a la constitucin de la misma. Una multitud de nuevos seres pueblan

el alma de esta, gluones, quarks, neutrinos, etc, hacen al ser humano soar con

poder comprender la esencia de su propia constitucin. Tambin se atreve a

considerar al universo como un nico elemento que se comporta de manera dcil

ante las leyes de la fsica, y lo peor an proclama que puede dar una explicacin

al origen del propio universo y explicar por qu es como es. Lo curioso es que los

extremos se tocan, comprender la constitucin de la materia en sus ms ntimos

entresijos implica poder comprender el origen y como empezar sino por lo bsico,

el presente documento tiene como finalidad explicar con base a datos obtenidos

en un laboratorio como se determina la gravedad mediante un pndulo simple y

como se determina la altura de un edificio con la ayuda de la cinemtica. Se utiliza

el siguiente mtodo para ordenar la informacin: toma de datos el cual muestra los

valores con los que se trabajan y se despejan las ecuaciones, los equipos

utilizados, un referente terico que explica el fenmeno y ubica la temtica.

Interpretacin de la informacin en la cual se lleva a cabo despejando las

ecuaciones para determinar la gravedad y hallar la altura de un edificio, fuentes de

errores, conclusiones sacadas en base al experimento y las pertinentes

sugerencias para que el laboratorio se haga mejor.

MATERIALES Y EQUIPOS:

- Cronometro de celular

- Pndulo de madera

- Metro

- Calculadora cientfica.

MARCO TERICO

DETERMINACIN DE LA GRAVEDAD: Con base al pndulo que representa un movimiento armnico simple el cual describe un movimiento peridico en vaivn, en el que un cuerpo oscila de un lado al otro de su posicin de equilibrio y en intervalos iguales de tiempo, obtenemos la ecuacin de su periodo representada

T=2

la cual despejada nos permite hallar a gravedad.

PENDULO: Un pndulo simple se define como una partcula de masa m suspendida del punto O por un hilo inextensible de longitud l y de masa despreciable. Si la partcula se desplaza a una posicin q0 (ngulo que hace el hilo con la vertical) y luego se suelta, el pndulo comienza a oscilar.

GRAVEDAD: La gravedad es una propiedad fundamental de la materia que produce una recproca atraccin entre los cuerpos. Es una de las fuerzas fundamentales de naturaleza; si bien es la ms dbil con respecto a las otras fuerzas que tienen la superioridad sobre las partculas elementales de la materia, considerada en escalas csmicas es la que hace sentir mayormente sus efecto determinando el movimiento de los planetas, de las estrellas, de las galaxias y de toda la materia en el Universo.

TOMA DE DATOS

Se mide el hilo que sostiene a la masa del pndulo.

L=34 cm=0.34m.

Se toma tres medidas de 10 oscilaciones del pndulo para hallar un periodo

promedio ms preciso y cercano al real.

Datos despus de 10 oscilaciones.

11,20s 11s 11,29s

Luego el periodo promedio es T =

INTERPRETACION DE LA INFORMACION

FUENTES DE ERROR

- Olvidar utilizar el sistema internacional MKS.

- Equivocarse en la medicin tanto con el metro la longitud o el periodo.

- Hacer buen uso de los decimales.

CONCLUSIONES

- La ecuacin es vlida en ngulos pequeos aproximadamente 13

- Para distintas distancias del centro de la tierra la gravedad va hacer

diferente.

- Los valores a pesar de que son diferentes son muy aproximados a 9.8 m/

- Aplicando esta frmula y utilizando el pndulo podemos hallar la gravedad

en el lugar que nos encontremos.

SUGERENCIAS

- Dar una explicacin ms profunda de donde sale la ecuacin

- Utilizar un sensor para ser ms precisos con la medida del periodo.

CIBERGRAFIA

http://usuarios.multimania.es/pefeco/pendulo5/pend5.htm

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/pendulo/pendulo.htm

http://www.astromia.com/glosario/gravedad.htm

EXPERIENCIA #2

FUERZA GRAVITACIONAL

INTRODUCCIN

Isaac Newton dedujo empricamente por medio de la observacin que la fuerza

con que se atraen dos cuerpos de diferente masa nicamente depende del valor

de sus masas y de la distancia que los separa. Tambin se observa que dicha

fuerza acta de tal forma que es como si toda la masa de cada uno de los cuerpos

estuviese concentrada nicamente en su centro, es decir, es como si dichos

objetos fuesen nicamente un punto, lo cual permite reducir enormemente la

complejidad de las interacciones entre cuerpos complejos.

Por medio de sus observaciones, Newton establece que la fuerza que ejerce una

partcula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente

proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado

de la distancia que las separa, as:

Donde G, es la constante gravitacional, esta constante fue determinada mucho

tiempo despus del descubrimiento de Newton, por Henry Cavendish.

Lo que se desea con la experiencia, es determinar por medio de la prctica y la

observacin si la ley de la gravitacin universal descubierta por Newton es en

prctica como en teora igual, partiendo de la masa de la tierra y una masa

pequea sobre la tierra como masas particulares y considerando la distancia que

hay entre ambas masas el radio del centro de la tierra a la superficie donde se

encuentra la masa menor.

Con la fuerza gravitacional se analiza, adems la relacin del peso y la fuerza

gravitacional ejercida por un cuerpo muy grande sobre una masa pequea.

MATERIALES Y EQUIPOS.

Una masa de 500 gramos

Un dinammetro

Lpiz

Cuaderno

MARCO TEORICO

FUERZA GRAVITACIONAL: La fuerza gravitatoria o gravitacin es la interaccin

que experimentan dos objetos con masa. Se trata de una de las cuatro fuerzas

fundamentales observadas hasta el momento en la naturaleza. El efecto de la

fuerza de gravedad sobre un cuerpo suele asociarse en lenguaje cotidiano al

concepto de peso, y es por eso que siempre se ha enseado que la fuerza de

gravedad atrae hacia el centro de la Tierra. Sus efectos son siempre atractivos

MASA: La masa, en fsica, es la cantidad de materia de un cuerpo. La masa

depende del nmero y del tipo de tomos que lo componen: es una propiedad

intrnseca del cuerpo.

DINAMOMETRO: Se denomina dinammetro a un instrumento utilizado para

medir fuerzas o para pesar objetos. El dinammetro tradicional, inventado por

Isaac Newton, basa su funcionamiento en la elongacin de un resorte que sigue la

ley de Hooke en el rango de medicin. Al igual que una bscula con muelle

elstico, es una balanza de resorte

CONSTANTE GRAVITACIONAL: La constante de la gravitacin que aparece en

la teora newtoniana de la gravitacin puede calcularse midiendo la fuerza de

atraccin entre dos objetos de un kilogramo cada uno separados por un metro de

distancia.

PESO: el peso es la fuerza con la cual un cuerpo acta sobre un punto de apoyo,

originado por la aceleracin de la gravedad, cuando esta acta sobre la masa del

cuerpo.

TOMA DE DATOS

La medicin fue hecha con un dinammetro, en el se coloca una masa de 500

gramos y obtenemos que el peso de la masa de 500 gramos es 5 Newton

aproximadamente.

INTERPRETACION DE LA INFORMACION

El peso en la tierra de una masa de 5 gramos es de 5 Newton, de acuerdo a la

medida tomada con el dinammetro. Procedemos entonces a encontrar el peso

por medio de la ley gravitacional universal hallada por Newton.

Donde:

G=

, constante gravitacional.

Mt=m1=masa de la tierra=

m2=masa pequea=500gramos=0.5kg.

d=r=radio de la tierra=6375km.

Se conoce que la distancia que hay entre dos cuerpos se mide desde el centro de

cada una de las masas, luego la distancia entre la tierra y el cuerpo pequeo es el

radio de la tierra.

Con estos datos, procedemos a reemplazar en la formula de la ley gravitacional.

(

)

Conocemos adems la frmula del peso de un cuerpo: P=m*g, la aplicamos

tomando como masa la del cuerpo pequeo

Podemos observar que hay una relacin entre el peso de un cuerpo sobre la tierra,

la fuerza gravitacional en la tierra y que coinciden con el peso de la masa pequea

medida con el dinammetro.

FUENTES DE ERROR

Error aleatorio o estadstico, producido por la falta de resolucin del dinammetro,

donde el instrumento tuviera una mejor resolucin no se hubieran ledo 5 Newton

en la medida sino quiz 4.9 acercndose o siendo igual al resultado terico.

CONCLUSIONES

- De acuerdo a la experiencia se puede determinar que realmente la fuerza

gravitacional universal es: , ya que se obtuvieron datos

aproximadamente iguales entre la medida que arrojo el dinammetro y la

terica.

- El peso de un cuerpo en la tierra es la fuerza de atraccin que esta ejerce

sobre los cuerpos que se encuentran cerca a su superficie o sobre ella,

como la tierra es un cuerpo muchsimo ms grande que los cuerpos que se

encuentran sobre ella, esta ejerce una aceleracin atrayente sobre estos

cuerpos de , luego aqu est la relacin entre la fuerza gravitacional

y el peso, ya que la fuerza gravitacional es el resultado de la fuerza de

atraccin entre dos cuerpos. Encontramos entonces que el peso de un

cuerpo sobre la tierra es igual a la fuerza gravitacional ejercida entre la

tierra y el mismo. Con la experiencia pudimos concluir y comprobar que

estos es cierto.

SUGERENCIAS

- Se mejorara la precisin en la medida utilizando un dinammetro con mejor

resolucin para masas pequeas.

CIBERGRAFIA

http://es.wikipedia.org/wiki/Wikipedia:Portada

http://aarrietaj.wordpress.com/2011/09/29/ley-de-gravitacion-universal/

http://www.educared.org/wikiEducared/Fuerza_y_movimiento.html