jueves, 4 de junio de 2009

lizardo panta- Quequesana vilchez

MATERIALES
• Computadora personal con programa data estudio instalado
• Sensor de fuerza
• Cuerpo a estudiar
• Plano inclinado con transportador
• Lijas de diferentes calibres
• Cuerda
• Regla
PROCEDIMIENTO
Determinación del µS mediante la determinación de Angulo critico
Haga el montaje dela figura, ponga el bloque sobre el plano inclinado y lentamente aumente la inclinación. Tome nota del ángulo de inclinación instantes antes de que el cuerpo empiece a moverse






Repita el proceso hasta completar 10 mediciones, luego trabaje con tres diferentes superficies, sujetos con ayuda de cinta adhesiva. Anote el valor de la lija
Llene las tablas 4.1, 4.2, 4.3calculando la desviación estándar

Tabla 4.1 Sin Lija
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. total
Angulo de Inclinación 19 16 17 17 18 17 18 16 20 18 17.6
Fuerza (N) 0.34 0.29 0.3 0.3 0.32 0.3 0.32 0.29 0.36 0.32 0.314
µs 0.34 0.28 0.3 0.3 0.324 0.3 0.324 0.286 0.363 0.324 0.314



Tabla 4.2 Con lija Nº 80
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. total
Angulo de Inclinación 37 34 35 36 37 39 36 35 39 37 36.5
Fuerza (N) 1 0.93 0.95 0.98 1 1.05 0.98 0.95 1.05 1 1
µs 0.75 0.67 0.7 0.72 0.75 0.8 0.72 0.7 0.8 0.75 0.73

Tabla 4.3 Con Lija Nº 320
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. total
Angulo de Inclinación 42 44 41 46 42 43 44 41 45 42 43
Fuerza (N) 1.11 1.16 1.09 1.2 1.11 1.13 1.16 1.09 1.18 1.11 1.13
µs 0.9 0.96 0.86 1.03 0.9 0.93 0.96 0.86 1 0.9 0.93

Haga el D.C.L. para el montaje ¿Cuál es el valor teórico de la aceleración en cada caso? ¿Por que?





¿Existe alguna evidencia de error experimental? Sugiera las posibles causas
• El desgaste de la lija con el cuerpo al hacerla pasa muchas veces
• La inclinación de la pendiente a veces era muy elevada para que el cuerpo pueda deslizarse

Si varia las caras del bloque en contacto ¿Varia el coeficiente de fricción? (Explique de ser necesario compruébelo experimentalmente)
Si varia, porque una cara del bloque se encontraba rugosa por lo tanto tenía un coeficiente de fricción mayor a la otra cara, era mas difícil para el bloque de deslizarse sobre la pendiente, entonces solo se utilizo una cara a la cual le pusimos una marca


Determinación del µs y µk con el sensor de fuerza
Ingrese al programa data estudio haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá el sensor de fuerza previamente insertado a la interface Power Link
Haga clic sobre el icono CONFIGURACION y seleccione tiro positivo a una frecuencia de 50Hz. Luego presione el icono SENSOR DE FUERZA, luego seleccione numérico y cambie a tres cifras después de la coma decimal. Seguidamente arrastre el icono GRAFICO sobre le sensor de fuerza, elabore una grafica fuerza vs. tiempo.
Ahora teniendo cuidado de que la cuerda no haga ningún ángulo con la superficie, arrastre la masa como se ve en la figura, mientras hace esta operación su compañero grabara los datos resultantes en la computadora.




Para obtener una grafica similar a la observada deberá ejercer una fuerza poco intensa que aumentara gradualmente hasta conseguir que el móvil se mueva con velocidad constante.





La fuerza máxima a la que hace referencia es la fuerza necesaria para sacar al móvil del reposo por lo tanto con ayuda del icono PUNTOS COORDENADOS ubique aquel valor de la fuerza máxima con el cual hallara el coeficiente de rozamiento estático
La fuerza promedio es entonces aquel rango donde la aceleración permanece constante y el móvil se encuentra fuera del reposo seleccione dicha región manteniendo presionado el mouse y con ayuda del icono estadísticas calcule el valor promedio de la fuerza con el cual hallara el coeficiente de rozamiento cinético
Repita la operación para cada superficie y complete las tablas 4.4, 4.5, 4.6
Borre los datos erróneos, no acumule información innecesaria
Tabla 4.4 Móvil sin Lija
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. total
Fuerza máxima (N) 0.54 0.57 0.51 0.51 0.45 0.57 0.62 0.57 0.54 0.54 0.542
µs 0.51 0.54 0.49 0.49 0.44 0.54 0.59 0.54 0.52 0.52 0.52
Fuerza Promedio (N) 0.29 0.27 0.3 0.28 0.26 0.27 0.24 0.27 0.23 0.29 0.27
µk 0.28 0.26 0.29 0.27 0.25 0.26 0.23 0.26 0.23 0.28 0.261

Tabla 4.5 Móvil con lija Nº 80
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. Total
Fuerza máxima (N) 1.084 0.885 0.77 0.68 0.91 0.82 1.09 0.99 1.08 1.2 0.95
µs 1.03 0.84 0.73 0.65 0.87 0.78 1.04 0.94 1.03 1.14 0.905
Fuerza Promedio (N) 0.533 0.62 0.68 0.6 0.84 0.65 0.75 0.62 0.51 0.6 0.642
µk 0.51 0.59 0.65 0.57 0.8 0.62 0.71 0.59 0.49 0.57 0.61

Tabla 4.6 Móvil con lija Nº 320
Masa del Móvil 107.5gr 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom. total
Fuerza máxima (N) 1.11 1.84 1.027 1.142 0.99 0.99 1.1 1.68 1.14 1.14
µs 1.06 1.75 0.98 1.09 0.94 0.94 1.05 1.6 1.09 1.09
Fuerza Promedio (N) 0.99 0.84 1.09 0.8 0.83 0.85 0.95 0.9 0.85 0.97
µk 0.94 0.8 1.04 1.71 1.74 1.76 1.86 1.81 1.76 0.92

¿El coeficiente de rozamiento estático es siempre mayor que el cinético? ¿Por qué?
El coeficiente de rozamiento estático, Tiene un valor máximo ya que es vencida cuando la fuerza externa logra mover al cuerpo


¿Puedes pensar algunas situaciones en donde existencia del rozamiento es beneficiosa e incluso necesaria?
• Gracias al rozamiento las ruedas pueden rodar
• Gracias al rozamiento podemos caminar, impulsando unos de nuestros pies(el que esta en contacto con el suelo hacia atrás)
• Gracias al movimiento podemos realizar movimientos curvilíneos sobre la superficie


Teniendo en cuenta la fuerza de rozamiento ¿Es mejor jalar o empujar un cuerpo? Justifique su respuesta
Es más fácil jalar las fuerzas actúan con mayor eficacia al jalar que al empujar
Si fuera más fácil empujar, los caballos irían por atrás de las carretas, las locomotoras empujarían los vagones

miércoles, 20 de mayo de 2009

Rafael Quequesana V.

. FUNDAMENTO TEORICO
-Máquina de Atwood
Ecuación para la aceleración uniforme
Podemos obtener una ecuación para la aceleración usando análisis de fuerzas. Puesto que estamos usando una cuerda inelástica con masa despreciable y una polea ideal con masa despreciable, las únicas fuerzas que tenemos que considerar son: la fuerza tensión (T) y el peso de las dos masas (mg). Para encontrar el tenemos que considerar la fuerzas que afectan a cada masa por separado.
fuerzas que afectan :
fuerzas que afectan :

Usando la segunda Ley de Newton del movimiento podemos obtener una ecuación para la aceleración del sistema.





[Nota: Inversamente, la aceleración debida a la gravedad (g) puede obtenerse cronometrando el movimiento de los pesos y calculando un valor para la aceleración uniforme (a).]
Ecuación para la tensión
Puede ser útil obtener una ecuación para la tensión en la cuerda. Para evaluar la tensión sustituimos la ecuación por la aceleración en cualquiera de las dos ecuaciones de fuerza.

Por ejemplo sustituyendo en , obtenemos

La tensión puede obtenerse de una forma similar de
Ecuación para una polea no ideal
Para diferencias muy pequeñas de masa entre m1 y m2, el momento de inercia sobre la polea de radio r no puede ser negligida. La aceleración angular de la polea viene dada por:

En este caso, el torque total del sistema se convierte en:

Implementaciones prácticas
Las ilustraciones originales de Atwood muestran el eje de la polea principal descansando sobre el borde de otras cuatro ruedas, para minimizar las fuerzas de fricción de los cojinetes. Muchas implementaciones históricas de la máquina siguen este diseño.
Un ascensor con un contrapeso se aproxima a una máquina de Atwood ideal y de ese modo alivia al motor conductor de la carga de aguantar la cabina del ascensor — tiene que vencer sólo la diferencia entre el peso y la inercia de las dos masas. El mismo principio se usa para ferrocarriles de funicular con dos vagones de ferrocarriles conectados en vías inclinadas.
- Fuerza centrípeta
Fórmula básica
Los objetos con movimiento rectilíneo uniforme tienen una rapidez constante, pero un objeto que se mueva en un arco con rapidez constante sufre un contínuo cambio en la dirección del movimiento. Dado que la velocidad es un vector con módulo, dirección y sentido, un cambio en la dirección, implica una velocidad variante y por tanto existe aceleración. La magnitud de este cambio de velocidad es conocida como la aceleración centrípeta. Diferenciando el vector de velocidad obtenemos la dirección de esta aceleración hacia el centro del círculo, lo cual por ello es representado con el signo negativo.

Donde:
= vector de aceleración centrípeta.
= módulo de la velocidad (rapidez) tangencial.
= radio de la curvatura.
= vector radial.
= velocidad angular.
Según la segunda ley de Newton, si hay una aceleración ha de existir una fuerza en la dirección de esta aceleración, y con modulo en funcion de la fórmula centripeta, que es igual a:

Donde m es la masa del objeto en rotación y los demás parámetros son los de la anterior ecuación.
Ejemplo
Supongamos que atamos una pelota alrededor de una cuerda y la hacemos girar en círculo a velocidad angular constante. La pelota se mueve en una trayectoria circular porque la cuerda ejerce sobre ella una fuerza centrípeta.
Otro ejemplo se puede ver en Modelo de Tiovivo, donde un programa realizado en Lenguaje Java permite parametrizar alguna de las variables que intervienen utilizando un carrusel.
Malentendidos comunes
Tiende a existir confusiones entre la fuerza centrípeta y la centrífuga. La fuerza centrífuga es una fuerza ficticia que surge cuando se usa un marco de referencia rotatorio. Para eliminarla, el marco de referencia debe ser inercial (es decir sin aceleración). Sólo entonces se pueden utilizar con seguridad las leyes del movimiento de Newton.
Tampoco la fuerza centrípeta debe confundirse con la denominada fuerza central. La fuerza central es una clase de fuerza física entre dos objetos que cumple con dos condiciones: (1) su magnitud depende sólo de la distancia entre los dos objetos y (2) su dirección apunta a lo largo de la línea que une los centros de estos dos objetos. Ejemplos de fuerzas centrales son la fuerza gravitatoria entre dos masas y la fuerza electrostática entre dos objetos cargados. La fuerza centrípeta que mantiene un objeto en movimiento circular es a menudo una fuerza central.

Quequesana V. Rafael

Maquina de Atwood – fuerza centrípeta
1. INTRODUCCION
Máquina de Atwood
La máquina de Atwood fue inventada en 1784 por George Atwood como un experimento de laboratorio para verificar las leyes mecánicas del movimiento uniformemente acelerado. La máquina de Atwood es una demostración común en las aulas usada para ilustrar los principios de la Física, específicamente en Mecánica.
La máquina de Atwood consiste en dos masas, y , conectadas por una cuerda inelástica de masa despreciable con una polea ideal de masa despreciable.
Cuando , la máquina está en equilibrio neutral a pesar de la posición de los pesos.
Cuando ambas masas experimentan una aceleración uniforme.

Fuerza centrípeta
Se llama fuerza centrípeta a la fuerza que tira de un objeto hacia el centro de un camino circular mientras que el objeto sigue dicha trayectoria a una rapidez constante, siendo la rapidez la magnitud de la velocidad.
El término «centrípeta» proviene de las palabras latinas centrum, «centro» y petere, «dirigirse hacia», y puede ser derivada a partir de las leyes descubiertas por Isaac Newton. La fuerza centrípeta siempre actúa en forma perpendicular a la dirección de movimiento del cuerpo sobre el cual se aplica. En el caso de un objeto que se mueve en trayectoria circular con rapidez cambiante, la fuerza neta sobre el cuerpo puede ser descompuesta en un componente perpendicular que cambia la dirección del movimiento y uno tangencial, paralelo a la velocidad.
http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina_de_Atwood
http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_centr%C3%ADpeta

martes, 5 de mayo de 2009

Rafael Quequesana

Introducción

Segunda Ley de Newton o Ley de Fuerza

El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.
La segunda ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza. En ese caso, la fuerza modificará el movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos.
Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas.
En términos matemáticos esta ley se expresa mediante dos relaciones:
Que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su masa de inercia, pues las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo sirven para vencer su inercia, con lo que masa e inercia se identifican. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo.
Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo.
De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido.
La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a).

Objetivos:

Verificar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo no es nula, este se mueve con un movimiento acelerado
Comprobar que la aceleración para una fuerza dada, depende de una propiedad del cuerpo llamada masa
Verificar que la aceleración de un cuerpo bajo la acción de una fuerza neta constante, es inversamente proporcional a su masa.
Ser capaz de configurar e implementar equipos par toma de datos experiméntales y realizar un análisis grafico utilizando como herramienta el software data Studio
Utilizar el software data Studio para verificación de parámetros estadísticos respecto a la información registrada

Fundamento teorico:

Segunda Ley de Newton, Conceptos:

La Segunda Ley de Newton se puede resumir como sigue: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa.
La dirección de la aceleración es la misma de la fuerza aplicada.
a representa la aceleración, m la masa y F la fuerza neta. Por fuerza neta se entiende la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
Definición de Masa, Inercia:
¿Qué es la masa? Newton mismo usó el término masa como sinónimo de cantidad de materia. Esta noción no es muy precisa. Con más precisión podemos decir que la masa es una medida de la inercia de un cuerpo. Mientras más masa tenga un cuerpo, es más difícil cambiar su estado de movimiento. Es más difícil hacer que comience a moverse partiendo del reposo, o detenerlo cuando se mueve, o hacer que se mueva hacia los lados saliéndose de su trayectoria recta. Un camión tiene mucho más inercia que una pelota de tenis que se mueva a la misma velocidad, siendo mucho más difícil cambiar el estado de movimiento del camión.
Para cuantificar el concepto de masa debe definirse un patrón. En unidades del Sistema Internacional (SI), la unidad de masa es el kilogramo (Kg.). El patrón actual es un cilindro de platino-iridio que se conserva en la Oficina Internacional de Pesas y Medidas cerca de París, cuya masa, por definición, es exactamente un kilogramo. En unidades cgs, la unidad de masa es el gramo (g) y 1g = 10-3 kg. En el sistema ingles, la unidad de masa se llama slug.
No debe confundirse la masa con el peso. La masa es una propiedad de un cuerpo, es una medida de su inercia o cantidad de materia. El peso es una fuerza, la fuerza que la Tierra ejerce sobre el cuerpo. Para aclarar la diferencia, supongamos que llevamos un objeto a la Luna. Allí pesará la sexta parte de lo que pesaba en la Tierra, pero su masa seguirá siendo la misma.
aceleración, Fuerza Neta
La Primera ley de Newton afirma que en ausencia de fuerza neta sobre un cuerpo, éste permanece en reposo, o si está en movimiento, continúa moviéndose con velocidad constante (conservando su magnitud y dirección). Pero, ¿qué sucede si una fuerza actúa sobre un cuerpo? La velocidad debe cambiar, o sea, una fuerza neta origina una aceleración.
La relación entre aceleración y fuerza podemos encontrarla en experiencias cotidianas. Pensemos que empujamos un carrito de supermercado. La fuerza neta que se ejerce sobre el carrito es la fuerza que yo aplico menos la fuerza de fricción en las ruedas. Si la fuerza neta es F, la aceleración será a, si la fuerza es 2F, la aceleración será 2a, y así sucesivamente. Por tanto, la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada. Pero la aceleración depende también de la masa del objeto. Si mantengo la fuerza neta F y aumento la masa al doble, la aceleración será a/2.
O sea, podemos afirmar
Se escoge la unidad de fuerza de tal modo que la constante de proporcionalidad en , sea 1, y así
a = F/m
Notemos que mediante esta segunda ley podemos dar una definición más precisa de fuerza, como una acción capaz de acelerar un objeto.
Cuando la masa está en kilogramos y la aceleración en metros por segundo al cuadrado, la unidad de fuerza se llama Newton (N), 1 N = 1kgm/s2.
En el sistema ingles, la unidad de fuerza es la libra. Se define como el peso (que es una fuerza) de un cuerpo cuya masa es 0.45359237 Kg. en determinado lugar de la Tierra en el que la aceleración de gravedad sea 32.1734 pies/s2.
paginas visitadas el 30/04/09 a las 17:30

De:Lizardo Panta Puma

2. MATERIALES

· Computadora personal con programa data estudio
· sensor de movimiento rotacional.
· Móvil PASCAR
· Polea
· Pesas con porta pesas
· Cuerda
· Regla


4. PROCEDIMIENTO

4.1 Masa del móvil constante.


Ingrese el programa data studio, haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá el sensor de movimiento rotacional previamente insertado en la interface Power link.

Seguidamente procedemos a configurar dicho sensor, para lo cal hacemos doble clic sobre el icono respectivo, ya seleccionado e instalado y lo configuramos para que registre 50 lecturas por segundo.

Una vez calibrado el sensor arrastramos el icono grafico sobre el icono sensor de movimiento y seleccionamos la grafica velocidad – aceleración vs tiempo, luego hacemos el montaje de la figura 4.1.1

Ahora coloque el móvil en la posición inicial (a 1 m de la polea), empiece las mediciones con la masa de 20 gramos suspendida del hilo.

Inicie la toma de datos soltando el móvil y oprimiendo el botón INICIO en la barra de configuración principal de Data Studio. Utilice las herramientas de análisis del programa para determinar la velocidad media y aceleración media.


NO PERMITA QUE EL MOVIL GOLPEE LA POLEA

Repita el proceso hasta completar 10 mediciones, luego trabaje con masas de 40 y 60 gramos. Borre las mediciones incorrectas, no almacene datos innecesarios.

Llene las tablas 4.1, 4.2, y 4.3, calculando el error absoluto, el error porcentual, la desviación media y la desviación estándar.

Para hacer el calculo de la fuerza experimental, calcule la masa con la balanza y con el valor de g hallado en la practica anterior calcule el valor de masa experimental.


4.2 Masa del móvil variable

Conserve el montaje anterior solo que ahora mantenga la masa suspendida del hilo con un valor de 50 gramos y varíe ahora el valor de la masa del móvil empiece con una masa añadida de 100 gramos y luego cambie la masa a 250 y 500 g.



1. Analizando los datos recolectados en las tablas 4.4 -4.5 y 4.6 ¿Cuál es la relación entre la aceleración y la masa del cuerpo?

Existe una relación inversamente proporcional mientras mayor es la masa del objeto menor es la aceleración

2. ¿Qué factores pueden causar las diferencias entre el valor comúnmente aceptado y el valor obtenido experimentalmente?

El rozamiento mínimo de las ruedas del carrito de Pascal con la mesa, la distancia que recorre el carrito no fue un metro exacto