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Movimiento Rectilíneo Uniforme Luis Alberto Garcés Guevara, José Isaac Chantak Zabaleta, Pedro José Sibaja Cuello, Luis Guillermo Ángulo, Samir Orozco Salazar [email protected], [email protected], [email protected], [email protected], [email protected] RESUMEN Un grupo de estudiantes realizaron una interesante práctica de laboratorio, sobre uno de los tipos de movimientos, podríamos decir vistos en muchas ocasiones en el día a día. Como lo es el Movimiento rectilíneo uniforme. Para el laboratorio realizado por los estudiantes fue necesario la utilización del riel de aire el cual, les permitió a los estudiantes observar la relación que se presentó; entre el espacio del recorrido y el tiempo empleado en el que recorrió. Los estudiantes realizaron tres repeticiones. Donde se hallaron la velocidad y el promedio del tiempo para cada distancia

Palabras claves: movimiento rectilíneo uniforme, velocidad constante experimento de laboratorio (MRU) Abstract - A group of students did an interesting laboratory practice, on one of the types of movements, we could say seen many times in the day to day. As is the uniform rectilinear movement. For the laboratory performed by the students it was necessary to use the air rail which allowed the students to observe the relationship that was presented; between the space of the route and the time used in which he traveled. The students performed three repetitions. Where the speed and the average time for each distance were found

INTRODUCCION El movimiento rectilíneo uniforme se caracteriza por su trayectoria la cual es un movimiento que se efectúa en línea recta, de modo que la dirección y el sentido de la velocidad permanecen constante en el tiempo. En consecuencia, no existe una aceleración, ya que la aclaración tangencial es nula, puesto que el módulo de la velocidad es constante, y la aceleración normal es nula. Algunos objetivos del laboratorio realizado Determinar experimentalmente las características

del movimiento rectilíneo uniforme (MRU). Analizar gráficamente el movimiento, y obtener la ecuación de posición en función del tiempo para un carrito experimental, determinar experimentalmente las características del movimiento rectilíneo uniforme. Analizar gráficamente el movimiento, y obtener la ecuación de posición velocidad para un objeto en movimiento.

MONTAJE EXPERIMENTAL El montaje experimental fue bastante simple. Para la realización de la práctica, los estudiantes hicieron utilización del instrumento fundamental el cual fue el riel de aire, el cual lo hallaron previamente instalado en el laboratorio. Una vez fue configurado el sistema, se colocó el deslizador sobre el riel, a una distancia x del borde del mismo, mientras realizaban esto uno de los experimentando verificaba que las barreras ópticas no interfirieran el paso de este mismo. Luego le imprimieron un impulso al deslizador (el impulsor de aire) y tomaron registros de los datos arrojados por los sensores, en sus respectivas longitudes.

se presenta en la figura1, en donde se observa el riel sin fricción con el carro, el ítem de adquisición de datos y el sensor de posición ubico en el extremo del riel mediante un soporte. Está constituido por: regla graduada, riel de aire, soplador, deslizador para el riel de aire, Sistema de arranque, tope ajustable barrera óptica compacta contador. trípode

Figura 1

ANALISIS Y RESULTADOS Pudieron analizar que después de haber tomado cada tiempo respecto a las distancias establecidas entre cada uno de los sensores, en el aparato de laboratorio (riel de aire) y comenzar a tomar cada tiempo al accionar el móvil contra el objeto se obtuvo que existe una relación directa por lo que esto es un MRU tal como se muestran en la siguiente tabla x(cm)

t(s)1

t(s)2

t(s)

25.3

0.319

0.317

0.318

39.5

0.496

0.493

0.494

67.5

0.855

0.850

0.852

79.9

0.997

0.992

0.993

Evaluación. 1. Realice la gráfica de posición en función del tiempo (x vs t). ¿Qué tipo de gráfica obtiene? ¿Coincide con lo establecido en la teoría? Justifique. 2. ¿Qué tipo de relación existe entre x y t? 3. Halle la pendiente de la gráfica x vs t ¿Qué unidades posee? ¿Cuál es su significado físico?, grafique el valor hallado para la pendiente como función del tiempo, ¿Qué obtiene? ¿Es coherente este resultado? 4. Calcule el área bajo la curva de la gráfica del punto 3. ¿Qué significado físico posee dicha área? Compare este valor (área) con el máximo valor del desplazamiento del carrito. Halle el error relativo entre estos valores. 5. Halle la pendiente de la gráfica del punto 3. ¿Qué significado físico posee y qué puede afirmar para este movimiento?

6. Halle la ecuación final que relaciona a x y t. 7. ¿Qué posibles errores se cometieron en la realización del experimento y como los corregiría? 8. ¿Conoce situaciones reales en las cuales se presente este tipo de movimiento en la naturaleza?

DESARROLLO 1. para apreciar la gráfica obtenida, ver la hoja milimetrada. En esta relación de la distancia en función del tiempo se obtiene una gráfica con una relación entre la distancia (x) y el tiempo (t). es que a medida que una aumenta la otra también, es decir, son directamente proporcionales y hay una relación lineal entre estas dos variables. Recordando un poco la teoría de este movimiento, dice. Este movimiento se caracteriza por guardar una proporcionalidad directa entre la posición y el tiempo. Con lo establecido. Se puede fijar que los resultados obtenidos por los estudiantes en el laboratorio es exactamente lo mismo que fue establecido en las gráficas de ente movimiento. 2. la relación que existe entre x y t, teniendo en cuenta que es una recta y pasa por el origen. Su relación es de manera directamente proporcional x=vt+𝑥0 donde la velocidad es constante 3.para hallar la pendiente de la recta se usaron los puntos de coordenadas, desde el origen hasta el punto deseado en este caso fueron 4 puntos de coordenadas, para calcular la pendiente, se usó su respectiva y conocida fórmula. 𝑦 −𝑦 𝑚= 2 1 Ec. (2) 𝑥2 −𝑥1

como resultado se obtienen 𝑚1 = 79.5 𝑚2 = 79.9 𝑚3 = 79.2 𝑚4 =79.8 La unidad en metros entre segundos. Velocidad la cual es una magnitud física de carácter vectorial que relaciona el cambio de posición (o desplazamiento) con el tiempo.

FPara apreciar la gráfica de este punto (ver hojas milimetradas punto 3) en esta gráfica se muestra, lo que realmente se dice en la teoría. De esta se obtuvo una constante de velocidad que oscila entre el valor de 79.8cm/s a 79.9 cm/s con respecto al tiempo. Se podría afirmar que los estudiantes experimentaros, tuvieron un buen manejo de los instrumentos y por lo tanto obtuvieron unos resultados tan certeros. Por otra parte, se puede decir que el resultado muestra una gran satisfacción por lo que se observa es completamente a lo que es el (MRU). Donde x respecto a t y su constante es la pendiente, y al momento que realizaron. m con respecto a x. se nota la constancia de m. 4. A= (79.9cm/s * 0.994s) = 79.4𝑐𝑚2 =A este es el recorrido del móvil experimental, calculado por los estudiantes en el laboratorio. t0 y tf como la distancia recorrida. Para hallar el error relativo es necesario conocer el error absoluto, este es la diferencia entre la medida realizada y la media aritmética o (el valor más aceptado para dicha medida) EA=𝑥 − 𝑥̅ Ec. (2.1) EA=79.9 - 79.4=0.5=EA ER=(EA/𝑥̅ )100 Ec. (2.2) ER= (0.5/79.4)100=0.629%=EA 𝑦 −𝑦 5. 𝑚 = 2 1 para las coordenadas 𝑋1 = 0 𝑋2 = 𝑥2 −𝑥1

0.994 𝑌1 = 0 𝑌2 =79.9 m=80.3cm/𝑠 2 : La pendiente de la recta indica la aceleración (a), la cual en este caso esta expresada en unidades de cm/s2. Desde un principio observamos que si colocábamos la pendiente con respecto al tiempo quedaría, velocidad entre el tiempo lo cual sus magnitudes al ser divididas como se acaba de apreciar darían como resultado una aceleración. Sin embargo, desconocemos este punto en el MRU si bien es sabido su aceleración es nula (0) por lo que se afirmaría que esto no es un MRU 6. La ecuación que relaciona a x con respecto a t donde t es la variable independiente y x la variable dependiente tenemos que v=x/t entonces x=v.t sabiendo que la constante v=79.9m/s 7. Algunos errores que pudieron notar en el experimento de laboratorio. La ubicación de los sensores el cual calculaba la velocidad en esa posición, que la tomaron de forma directa, con una regla. Esto se dejó al ojo, dicho de manera vulgar. Por lo que podrían obtener un pequeño error en la relación. distancia y tiempo, mejor apreciado en gráficas

Para el tiempo obtenido de los experimentadores no fue en todo caso, totalmente igual. Por lo que ese error se podría mejorar hallando un solo tiempo, lo cual ese tiempo sería el promedio de los tiempos o de mejor manera hallando la media aritmética 8. En la naturaleza podemos apreciar movimientos rectilíneo uniforme como la luz en recorrer cierta distancia, ejemplo un metro es la distancia que recorre la luz en el vacío durante un intervalo de 1/299 792 458 de segundos, velocidad de la tierra de 30m/s. pero no lo hace en línea recta sin embargo cumple muy bien la teoría del MRU En ocasiones la corriente de un rio sin cambio de velocidad en sus aguas

CONCLUSIONES Se pudo determinar las características del movimiento rectilíneo uniforme de las cuales la más representativa. Es que es con velocidad constante y la aceración es nula. Se concluye además que en el ejercicio realizado la variable dependiente era el tiempo y la independiente era el desplazamiento pues por cada desplazamiento que teníamos de referencia teníamos que sacar el tiempo que había durado. Se reconocen los diferentes instrumentos que podemos encontrar en un laboratorio, además de saber su uso y la aplicación en nuestra práctica.

REFERENCIAS [1] Wiley J & Sons, Inc. Fundamentos de física. Vol. 1. Editorial: Grupo Patria Cualtural, S.A. de C.V. Página 349. [2] Goldemberg J .Física General y Experimental. Vol. I.Editorial Interamericana br. Página 211. [3] https://www.fisicalab.com/apartado/mruecuaciones#contenidos

APENDICE 4. para hallar el área bajo la curva, se estima que el eje de las x que hace el papel del tiempo. El cual está definido en el intervalo que va desde 0.0s hasta 0.994s, observando que el eje y con respecto a x forman un rectángulo, por lo que se nos facilita hallar el área bajo la curva. Ya es muy bien conocido el método de hallar

el área de un rectángulo, por lo tanto, es el producto de la base con la atura por lo que tenemos que la distancia que hay en el eje x es de

como la base y la altura sería el eje y que sería aproximadamente (79.9cm/s) de esta manera se (0.994s) este se tendría