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Trabajo Colaborativo – Física 1

Estudiantes: Giraldo Molina Leidy Paola Pinilla Peña Diego Alejandro

Tutor: RAUL HUMBERTO ALBARRACIN BALAGUERA

Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano

Bogotá D.D 2020 Física I

Tabla de Contenido:

ii

Capítulo 1 – Introducción ............................................................................................................... 1 Actividad 1 – Cálculo de la Gravedad de Marte haciendo uso del Lanzamiento Parabólico. ........ 1 Ingreso al Simulador: .................................................................................................................. 1 Calcular la Gravedad: ................................................................................................................. 2 Imagen de Registro de Lanzamientos: ........................................................................................ 3 Concepto y Aplicación de Promedio, Incertidumbre, Error Relativo, Error Absoluto y Error Porcentual de los Lanzamientos.................................................................................................. 5 Actividad 2 – Cálculo del Angulo de Inclinación de una Rampa en un Aeropuerto. ..................... 8 2. Cálculo del Ángulo de Inclinación: .................................................................................... 9 Actividad 3 – Resolución de Ejercicios. ....................................................................................... 13 Ejercicio 1: ................................................................................................................................ 13 Ejercicio 2: ................................................................................................................................ 15 Capítulo 5 – Referencias Bibliográficas ....................................................................................... 19 Diagrama de Cuerpo Libre - Hyperphysics .......................................................................... 19 1.3.1 Definición de error: error absoluto y relativo. - FILOSOFOS..................................... 19

1 Capítulo 1 – Introducción Lanzamiento de proyectiles: Entender el movimiento de proyectiles ha sido una necesidad del ser humano desde la prehistoria hasta nuestros tiempos. El primero que dio a conocer la explicación correcta fue Galileo Galilei quien trató este movimiento en dos dimensiones como la combinación de dos movimientos independientes en una dimensión: un movimiento con velocidad constante (MUR) en la horizontal y una caída libre (MUA) en la vertical.

Actividad 1 – Cálculo de la Gravedad de Marte haciendo uso del Lanzamiento Parabólico. Ingreso al Simulador: Cada integrante del grupo debe ingresar al simulador MOVIMIENTO EN DOS DIMENSIONES, posteriormente escuche las instrucciones que allí aparecen, luego cada integrante debe realizar cuatro lanzamientos variando el ángulo y la velocidad inicial (tenga en cuenta que en el simulador las unidades de la velocidad aparecen m/s2, esto es un pequeño error del simulador ya que las unidades de la velocidad son m/s), la idea es que, en lo posible, no se repitan lanzamientos entre los integrantes. A continuación, registre los datos obtenidos en la siguiente tabla.

2 Tabla 1. Movimiento en Dos Dimensiones Datos del estudiante, Paola Giraldo

Datos del estudiante, Diego Pinilla Información de la simulación Dmax Tmax Vo Ángulo 12.41 1.74 s 7.61 20 ° 17.67

2.87 s

7.51

35 °

15.85 15.67

2.47 s 2.96 s

7.41 6.91

30 ° 40 °

Calcular la Gravedad: Para el cálculo de la última columna g se debe hacer uso de la siguiente ecuación: (Tenga en cuenta que debe calcular la gravedad para cada terna de datos). 𝑔=

𝑉02 𝑠𝑒𝑛(2 𝜃) 𝐷𝑚𝑎𝑥

Tabla 2. Movimiento en Dos Dimensiones, con su respectiva formula

Estudiante Paola Giraldo

Diego pinilla

Dmax 12.41 17.67 15.85 15.67

12.41 17.67 15.85 15.67

Información de la simulación Tmax Vo Ángulo 1.74 s 7.61 20 ° 2.87 s 7.51 35 ° 2.47 s 7.41 30 ° 2.96 s 6.91 40 °

1.74 s 2.87 s 2.47 s 2.96 s

7.61 7.51 7.41 6.91

20 ° 35 ° 30 ° 40 °

g(m/s)2

2

2

2 2 2

2 2 2

2 2

2 2

3

Imagen de Registro de Lanzamientos: Cada integrante, adicional al registro de los datos en la tabla 1, debe registrar una imagen en el foro del grupo donde se evidencien los 4 lanzamientos. ESTUDIANTE 1: Leidy Paola Giraldo

4

evidencia de los 4 lanzamientos, estudiante Diego Pinilla

5 para hallar g debemos utilizar la siguiente formula: Concepto y Aplicación de Promedio, Incertidumbre, Error Relativo, Error Absoluto y Error Porcentual de los Lanzamientos.

Tabla3. Calculo de valor promedio de gravedad e Incertidumbre.

Informacion general Media 3,103484894 Error típico 0,103572567 Mediana 3,000062762 Moda #N/D Desviación estándar 0,207145134 Varianza de la muestra 0,042909107 Curtosis 3,999977908 Coeficiente de asimetría 1,999993367 Rango 0,414590794 Mínimo 2,99961163 Máximo 3,414202424 Suma 12,41393958 Cuenta 4

6 análisis de los errores porcentuales Al observar los datos por separado de los valores porcentuales se identifica un error porcentual menor de 2.78%, pero al realizar la sumatoria de todos y dividiéndolos por la cantidad de registro se observa que tienen una tendencia de cero, al tener sumas tanto positivas como negativas, adicional mente se muestra que el valor calculado puede oscilar un 2% del promedio calculado. Se observa que al tomar muestras medidas de velocidad inicial, Angulo de tiro y distancia máxima, se puede calcular la gravedad aplicada en un objeto. realizando el ejercicio con un tejo lanzado en marte se define que la gravedad promedio es de 2.99m/s2 que este sujeto a un error de promedio porcentual de 2%, por lo cual el valor real de la gravedad estará 2.93 m/s2

≤ 2.99 m/s2

≥ 3.05 m/s2

Con la tabla 1 completa, se debe calcular la gravedad promedio del planeta Marte. Posteriormente, se debe registrar el valor promedio de la gravedad junto con su incertidumbre. La gravedad promedio de marte es: 0.775871 Incertidumbre: 0.207145134 Para este ítem, se debe consultar

7 ¿Qué es el error relativo? RTA: Error Relativo = Error Absoluto/ Valor real El error relativo se mide en porcentaje, luego para obtener directamente el error en tanto por ciento, a la expresión anterior hay que multiplicarla por 100 El error relativo lo utilizamos para determinar la precisión de la medición. Nos dice la proporción del error con respecto al valor exacto de la medición. Una medida es buena cuando no supera el 5% Porcentaje de incertidumbre = Error Relativo * 100

¿Qué es el error absoluto? RTA: El Error absoluto se define como la diferencia entre el valor real y el valor aproximado, en valor absoluto. Error Absoluto = Valor experimental – valor real donde: Valor real es el valor que en teoría mide la magnitud a medir Valor aproximado es la medida de las diferentes medidas El error absoluto será el mayor valor entre el error del medidor y el error del aparato. El error absoluto se mide en las mismas unidades que la medición.

¿Qué es el error porcentual? RTA:

El error

porcentual es

la

manifestación

de

un error relativo

en

términos porcentuales. En otras palabras, es un error numérico expresado por el valor que arroja un error relativo, posteriormente multiplicado por 100.

8 Actividad 2 – Cálculo del Angulo de Inclinación de una Rampa en un Aeropuerto. 1. Imagen de Interacción en el Simulador: Cada integrante del grupo debe ingresar al simulador DINAMICA, posteriormente escuche las instrucciones que allí aparecen, luego cada integrante debe interactuar con el simulador y registrar imágenes de su interacción.

ESTUDIANTE 1: Leidy Paola Giraldo y Diego Pinilla

Estudiante

Leidy Paola Giraldo

Diego Alejandro Pinilla

Información de la simulación Aceleración Uk Masa 0.82 m/s² 0.2 10 -2.01 m/s² 0.5 8 -1.07 m/s² 0.4 6 -2.95 m/s² 0.6 12 0,74m/s² 0.1 9 -2.01 m/s² 0.5 8 0.82 m/s² 0.2 10 -1.07 m/s² 0.4 6 0,74 m/s² 0.1 9 -2.95 m/s² 0.6 12 1.16 m/s² 0.2 10 -1.63 m/s² 0.5 8 -2.56 m/s² 0.6 12 -0.7 m/s² 0.4 6 2.1 m/s² 0.1 9

Material Plastico Cuero Carton Lona Metal Cuero Plastico Carton Metal Lona Plastico Cuero Lona Carton Metal

Estado

Aplica No aplica

Evidencia del simulador para los dos intentos realizados, Realice los dos intentos para así evidenciar el comportamiento de acuerdo con el orden de cargue de las maletas y evidenciar si se presentaban cambios, pero por ende no se evidencian

9 cambios algunos, mantienen su aceleración y masa igual independientemente del orden del lanzamiento., se realiza la toma de datos de estos dos intentos para tener mas datos y así evidenciar con mas exactitud sus comportamientos a la hora de realizar sus respectivos cálculos.

2. Cálculo del Ángulo de Inclinación: Teniendo en cuenta los datos obtenido en el simulador, calcule el ángulo de inclinación de la rampa para cada grupo de datos. Para este cálculo solo tenga en cuenta las aceleraciones positivas (NO tenga en cuenta las negativas). Debe consultar como se puede calcular el ángulo a partir de los datos conocidos •

A = aceleración

10 •

G =gravedad

•

Uk =coeficiente de rozamiento

Registre sus datos y resultados en la siguiente tabla.

3. Calcule el valor promedio de los ángulos obtenidos. Posteriormente, se debe registrar dicho valor junto con su incertidumbre. De acuerdo con las aceleraciones que resultaron como positivas se procedió a realizar los siguientes cálculos para hallar los ángulos de inclinación de la rampa. Para dar solución a este problema, represente en una gráfica las fuerzas que intervienen en esta situación. Como lo muestra la siguiente imagen:

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Como las maletas tienen un peso (masa) y se encuentra en presencia de un campo gravitatorio ejercido por la tierra, estas poseen un peso el cual representaremos con la letra –W. siempre va dirigido hacia el centro del planeta por esta razón siempre se gráfica hacia abajo. Teniendo en cuenta que durante el ejercicio de simulación tanto del intento 1 como del intento 2 el metal presento una aceleración positiva de a=0.74 M/seg UK: 0.1 Masa: 9 Kg. Fr: U.N F: m.a P: m.g

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4. Consultar por que NO se pueden tener en cuenta las aceleraciones negativas en este tipo de situaciones. Las aceleraciones que son negativas indican que la caja estaría moviéndose, al contrario, es decir ascendiendo por la rampa en vez de descender sobre la misma, como pudimos observar en el ejercicio de simulación la caja desciende por la rampa, lo que nos estaría indicando que el coeficiente de fricción es superior a 1, como es de saberse el coeficiente de fricción sea cinético o estático siempre va de 0 a 1, este es un claro ejemplo de que hay un error. Además de esto, Si la aceleración es negativa quiere decir que la fuerza de rozamiento es mayor y el cuerpo se frenaría, o en su defecto no se movería. Por otra parte, debido a que las maletas estaban sobre una superficie inclinada con rozamiento, no sería posible, con las condiciones del entorno sobre el que se estaba ejecutando el experimento, que las maletas experimentaran una aceleración negativa, por lo tanto se llegaría a la conclusión que las maletas no se pudieron deslizar sobre la rampa.

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5. Presentar conclusiones de la actividad realizada. En este experimento, y de acuerdo con los datos obtenidos junto a mis compañeros, solo el plástico y el metal al tener los menores coeficientes de rozamiento, fueron los materiales de las maletas que en algunas ocasiones permitieron obtener una aceleración positiva sobre la rampa.

Actividad 3 – Resolución de Ejercicios.

Ejercicio 1: En una feria, se gana una jirafa de peluche lanzando una moneda a un platito, el cual está sobre una repisa más arriba del punto en que la moneda sale de la mano y a una distancia horizontal de 2.1 m desde ese punto (ver figura). Si lanza la moneda con velocidad de 6.4 m/s, a un ángulo de 60° sobre la horizontal, la moneda caerá en el platito. Ignore la resistencia del aire.

a) ¿A qué altura está la repisa sobre el punto donde se lanza la moneda? Velocidades iniciales: 𝑉𝑜𝑥 =

6.4 𝑠

∗ co 60° =

.2 𝑠

14 𝑉𝑜𝑦 = 6 4 /𝑠 ∗ in60° = 5 54 /𝑠 Valores de altura 𝑌 = ℎ(𝑑𝑖𝑠tan𝑐𝑖𝑎 𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑛𝑡𝑟𝑎𝑟) 𝑋 = 21 El tiempo que tarda en caer la moneda

𝑥 = 𝑉𝑜 ∗ 𝑡 → 𝑡

𝑥 21 = = 0 65𝑠 𝑉𝑜𝑥 2 /2

teniendo el tiempo que tarda se procede a calcular la altura: 𝑦 = 𝑉𝑜𝑦 ∗ 𝑡 −

𝑔 2 8 2 𝑡 → ℎ = 𝑉𝑜𝑦 ∗ 𝑡 − 𝑡 2 2𝑠 2

ℎ = 5 54 /𝑠 ∗ 0 65𝑠 − 4

/𝑠 2 ∗ 0 652 𝑠 2 = 1 5

Respuesta// la altura a la que está la repisa sobre el punto donde se lanza la moneda es:1,53m

b) ¿Qué componente vertical tiene la velocidad de la moneda justo antes de caer en el platito? el componente vertical de la velocidad cuando cae el plato es: 𝑣𝑓𝑦 = 𝑉𝑜𝑦 − 𝑔𝑡 𝑉𝑓𝑦 = 5 54 /𝑠 − 4 (0 65) 𝑣𝑓𝑦 = −0 8

/𝑠

el componente vertical de la velocidad de la moneda es = -0,83m/s.

15 Ejercicio 2: Una caja de 30.0 kg con libros de texto está en una rampa de carga que forma un ángulo a con la horizontal. El coeficiente de fricción cinética es de 0.25; y el coeficiente de fricción estática, de 0.35. a) Al aumentar a, determine el ángulo mínimo con que la caja comienza a resbalar.

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a) Con este ángulo, calcule la aceleración una vez que la caja está en movimiento

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b) Con este ángulo, calcule la rapidez con que se moverá la caja una vez que se haya resbalado 5.0 m por la rampa.

18 Análisis del trabajo colaborativo Conforme al desarrollo de cada unidad del trabajo colaborativo, se hace necesario un análisis que abarque los factores relacionados a lo cuantitativo y cualitativo, que contribuye al trabajo final y a la culminación de la materia en curso. Por lo tanto se ve la necesidad de dar a conocer el compromiso final que se pudo tener por parte de cada integrante del grupo, no obstante, al principio del desarrollo del proyecto se evidenció una comunicación poco eficiente, falta de compromiso de alguno de nosotros los integrantes y responsabilidad, poco a poco cada integrante se fue adhiriendo a la necesidad y comenzó a trabajar en equipo, siendo

notorios

los

resultados

se

pudo

obtener

retroalimentaciones,

recomendaciones incluso opiniones distintas para el mejoramiento del trabajo y del conocimiento personal. Referente al entorno del trabajo se adquirió conocimiento a lo largo de la materia, se obtuvo un tipo de aprendizaje más dinámico por medio de los simuladores, donde fueron adquiridos conceptos básicos pero importantes que son aplicados para la vida como, el manejo de ecuaciones que fueron relacionadas en las sesiones, conceptos de masa, velocidad, error relativo, error absoluto, error porcentual entre otros.

19 Capítulo 5 – Referencias Bibliográficas

https://www.fisicalab.com/apartado/intro-movimiento-dos-dimensiones

Diagrama de Cuerpo Libre - Hyperphysics http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/newt.html#ntcon

1.3.1 Definición de error: error absoluto y relativo. - FILOSOFOS

http://webs.ucm.es/info/Geofis/practicas/errores.pdf