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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS DEPARTAMENTO DE CIENCIAS EXACTAS INFORME DEL LABORATORIO DE F´ISICA ´ PRACTICA N.2.1 LEY DE LA FUERZA ´ Carrera: MECATRONICA

BRYAN VALENZUELA ALEX LOACHAMIN 25 de enero de 2015

1.

Abstract

In practice ACT OF FORCE analyze the speed at which moves the test body according to the mass that is put and weight against it exercised so that it can move and have different changes of speed and acceleration . To which first gave us the materials for practice, then shown how to use its discretion and care necessary for each of them. Subsequently, we began to perform the corresponding tests with different weights as much as in the test lane as counterweight and so different data obtained with respect to time.

2.

Resumen

En la practica de LEY DE LA FUERZA analizamos la velocidad a la que se mueve el cuerpo de prueba de acuerdo a la masa que se le pone y al contra peso que lo ejercia para que asi se pueda moverse y tenga distintos cambios de velocidad y aceleracion. Para lo cual primero, se nos entreg´o los materiales para la pr´actica, luego nos ense˜ naron como utilizarlos, su apreciaci´on y los cuidados necesarios para cada uno de ellos. Posteriormente, empezamos a realizar las pruebas correspondientes con diferentes pesos tanto como en el carril de prueba como en el contrapeso y asi obtuvimos diferentes datos con respecto al tiempo.

1

3.

Objetivo(s).

Analizar la relacion fisica entre la fuerza mecanica y la variacion de velocidad que sufre una masa cualquiera. Identificar el tipo de dependencia funcional entre fuerza-aceleracion y masa-aceleracion en uno de los cuerpos en la disposicion del carril.

4.

Marco Teorico Introducci´ on. Una gr´afica es una representaci´on de datos, generalmente num´ericos, mediante l´ıneas, para ver la relaci´on que guardan entre s´ı. Tambi´en puede ser un conjunto de puntos, que se plasman en coordenadas cartesianas, y sirven para analizar el comportamiento de un proceso, o un conjunto de elementos o signos que permiten la interpretaci´on de un fen´omeno. La representaci´on gr´afica permite establecer valores que no han sido obtenidos experimentalmente. En fisica es necesario explicar el comportamiento de los objetos, para esto se utilizan las graficas. Estas os pueden dar datos de la posicion, velocidad y aceleracion del objeto, para lo cual debemos observar muy bien los ejes, las variables y las unidades utilizadas en las graficas. MATERIALES Carril de aire Se trata de un tubo met´alico con peque˜ nas perforaciones, a trav´es de ´el se sopla aire a presi´on (Con un compresor de aire) y al salir este aire por los agujeros, da posibilidad que se pueda formar un ¸colch´on de aire”sobre el que un objeto adecuadamente colocado, pueda flotar y dismi- Barrera fotoelectrica Es un dispositivo nuir por tanto el efecto de la fricci´on (Ya que no electr´onico que responde al cambio en la inhay contacto entre las superficies. tensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor. Todos los diferentes modos de sensado se basan en este principio de funcionamiento. Est´an dise˜ nados especialmente para la detecci´on, clasificaci´on y posicionado de objetos; Soplador Es el que envia aire al carril para que la detecci´on de formas, colores y diferencias de superficie, incluso bajo condiciones ambientales el aerodeslizador pueda moverse sin friccion. extremas.

Aerodeslizador Es el que viaje por el carril de aire, se mueve facilmente por lo que no tiene friccion y es halado por un peso.

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Pesas Es un peso que se coloca al final del carril por medio de un hilo para que hale al aerodeslizador y pueda moverse.

5.

Materiales y Equipos Materiales: Carril de aire.-Soplador Aerodeslizador Arrancador mecanico Tope Barrera foto electrica contadora Pesas Material de montaje

Herramientas: Interfase.-Computadora.-Software Measure

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6.

Procedimiento

6.1.

Disponga horizontalmente el carril de aire perfectamente nivelado y coloque sobre el, en el extremo del arrancador mecanico, luego el aerodeslizador, en la mitad del carril del tope y al final la barrera fotoelectrica contadora, esta debera estar conectada a la interfase y esta asu vez a la computadora con el programa measure.

6.2.

El aerodeslizador se acoplara a una pesa atraves de un hilo, el cual debera pasar por la polea de la barrera fotoelectrica. En consecuencia, el movil debera moverse con MRUV a partir del reposo,arrastrado por la pesa que desciende.

6.3.

La barrera fotoelectrica medira el movimiento del aerodeslizador, atraves del numero de vueltas de la polea, estos datos pasan por la interface a la computadora.

6.4.

Dispuesto del aerodeslizador junto al arrancador mecanico, active la se˜ nal de medida en la computadora al mismo tiempo que el aire dentro del carril. Suelte el arrancador y el aerodeslizador se movera. Este movimiento es registrado por la computadora. Los datos selecionados, excluyendo los iniciales y los finales, le seran proporcionados para desarollar su informe.

6.5.

Mantenimiento la masa del aerodeslizador y la distancia que recorre, constantes, var´ıe la fuerza acelerante en la razon uno, dos, tres, cuatro y cinco. Registre en cada caso, la aceleracion del movil y la fuerza neta.

6.6.

Con la misma disposici´ on anterior,mantenimiento constante la fuerza acelerante y la distancia recorrida por el aerodeslizador, varie la masa del mismo incrementandole en m1, 2m1, 3m1, 4m1, 5m1. Registre nuevamente la aceleracion del mismo, bajo estas condiciones.

6.7.

Llenar la hoja t´ ecnica de datos del procedimiento 3.5 y 3.6.

6.8.

Tabulacion de datos:

Con los datos obtenidos en el numeral 1, elabore el siguiente cuadro:

Calculo de la F(N)= m * a m1= 0.004[kg] m2= 0.008[kg] m3= 0.012[kg]

Fuerza a1= 0.168 [m*s-2] a2= 0.325 [m*s-2] a3= 0.435 [m*s-2] mp = 0.2568 (kg) F(N) 0.0006 0.0026 0.0052 −2 a(m*s ) 0.168 0.325 0.435

Con los datos obtenidos en el numeral 2, elabore el siguiente cuadro: Masa Total M.patin + Masa1,2,3. m1=0.2568 + 0.05 = 0.3068[kg] a1= 0.320 [m*s-2] m2=0.2568 + 0.07 = 0.3268[kg] a2= 0.283 [m*s-2] m3=0.2568 + 0. 1 = 0.3568[kg] a3= 0.225 [m*s-2]

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F = 0.012 (Kg) F(N) 0.3068 0.3268 0.3568 a(m*s−2 ) 0.320 0.283 0.225 Ejemplo de Calculos: En donde ( m1= 0.004[kg] a1= 0.168 [m*s-2] ) F =m∗a F = 0,004 ∗ 0,168 F = 0,0006

m=

n

P P P x.y − x y P P n t2 − ( x)2

P P P x2 y − x y P P n x2 − ( t)2

P b=

Y = mx = b

6.9.

Preguntas:

A.-Considerando el primer cuadro de valores, efectue un grafico: F-a.

ANALISIS Y2−Y1 X2 − X1 0,0052 − 0,0006 m= 0,435 − 0,168 0,004 m= 0,267 m = 0,001

m = tanθ =

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kg∗m s2

m=

m

s2

=⇒ kg

kg ∗ m =⇒ M LT − 2 2 s m a = 2 =⇒ M T − 2 s B.- Realize los D.C.L. correspondientes y obtenga las relaciones entre fuerza y aceleracion. Con que masa se relaciona la pendiente obtenida en el grafico anterior. F =

D.C.L. (PATIN)

D.C.L. (POLEA)

X X

F x = m c ∗ ac

F y = mp ∗ ap

T = mc ∗ ac mp ∗ g − T = mp ∗ ap 6

D.C.L(patin)+ D.C.L(polea) Como lo recorrido en x para el pat´ın tiene el mismo valor que lo recorrido en y para las masas acelerantes, se concluye que: ac = ap = a Remplazando: mp ∗ g − T = mp ∗ a + mc ∗ a mp ∗ g a= mp + mc Entonces se concluye que la pendiente obtenida se relaciona con la masa del pat´ın. C.- Utilizando el segundo cuadro de valores realice el grafico: masa-aceleracion.

ANALISIS MATEMATICO mαan

n=

n=

∆logm ∆loga

0,066 log0,3568 − log0,3068 = ≈ −0,43 log0,225 − log0,320 −0,153 mαan =⇒ mαa− 0,43

ANALISIS DIMENSIONAL mαan

m = kan

kg ML k = f racman =  −0,43 = 2 = F m T 2 s 7

ANALISIS FISICO mαan m = kan m = F an

D.- Linealice el grafico anterior. Log m Log a

-0.513 -0.486 -0.448 -0.494 -0.548 -0.648

ANALISIS MATEMATICO mαna

n=

n=

∆m ∆a

−0,448 + 0,513 0,065 = = −0,422 −0,648 + 0,494 −0,154 mαna =⇒ mα − 0,422a

ANALISIS DIMENSIONAL mαna

m = kna

k=

m kg kg.s2 =  −0,43 = m na m 2 s 8

ANALISIS FISICO mαna m = kna

E.- Compare la constante de proporcionalidad obtenida en el grafico masa-aceleracion, con la fuerza neta del cuerpo del patin. Recuerde los D.C.L. correspondientes y las relaciones entre fuerza y aceleracion.

D.C.L. (PATIN)

X

D.C.L. (POLEA)

X

F x = m c ∗ ac

F y = mp ∗ ap

T = mc ∗ ac mp ∗ g − T = mp ∗ ap ac = ap = a mp ∗ g − T = mp ∗ a + mc ∗ a 9

a=

mp ∗ g mp + mc

Constante de proporcionalidad: → − m F = − a 1 Se considera que : m = 0,3268ya = 0,283 → − 0,3268 F = = 0,092 0,283− 1 Y como fuerza activa: m = 0,3068ya = 0,320 → − 0,3068 F = = 0,098 0,320− 1 CONCLUCIONES Entonces considero que la fuerza obtenida en la constante de proporcionalidad de la grafica es mayor a la fuerza activa considerada. .

7.

BIBLIOGRAFIA

htttp//es.wikipedia.org/wiki/relacion http//measure4.org https://sites.google.com/site/timesolar/graficas/graficavelocidadvstiempo http://www.monografias.com/trabajos37/movimiento-rectilineo/movimiento-rectilineo.shtml

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