• Author / Uploaded
• meliza martinez

Citation preview

TRABAJO COLABORATIVO FISICA 1 LANZAMIENTO DE PROYECTIL SUB GRUPO 26

ALBARRACIN BALAGUERA RAUL HUMBERTO TUTOR DEL MÓDULO FISICA 1

PRESENTADO POR: LUIS ALFREDO GUERRA SOTO COD 1611981188 LINA MARIA MARTINEZ GUTIERREZ COD 1821981022 YOSY MELIZA MARTINEZ PARRA COD 1821980028 XIOMARA YURLEY VELA GARCIA COD 1821981158 JULY ASLIN GOMEZ ARDILA COD 1821983027

POLITÉCNICO GRAN COLOMBIANO INGENIERÍA INDUSTRIAL. FISICA 1 JUNIO 2019

INTRODUCCION

La física, es la ciencia más fundamental que tiene como objetos de estudio los principios básicos del universo. Es el cimiento sobre el cual se basan las otras ciencias astronómicas, biología, química y geología. La belleza de la física subyace en la simplicidad de las teorías físicas básicas y en la forma en la que solo un pequeño número de conceptos esenciales, ecuaciones y suposiciones pueden alterar y expandir la visión del mundo. 

En el presente documento vamos a abordar los principales aspectos de la teoría de la física, en cuanto a movimiento de proyectiles no sólo desde la perspectiva, sino también de la solución de los diferentes ejercicios planteados

En el desarrollo del ejerció del laboratorio de física se interactúa con el simulador permitido que nos realizar diferentes pruebas para analizar y escoger una y así continuar con el desarrollo del tema, el cual se escogió el de Movimiento de un Proyectil siendo el más atractivo porque evidenciamos diferentes conceptos como rapidez, masa, ángulo, diámetro, entre otros.

OBJETIVO GENERAL El trabajo colaborativo se divide en tres fases, la primera en una fase individual, la segunda semi grupal y la tercera grupal. El objetivo es poder entender el movimiento de proyectiles, su velocidad inicial, rapidez, Angulo de disparo, masa y diámetro obteniendo valor de gravedad aplicando análisis estadístico y solución de ejercicios planteados.

OBJETIVOS ESPECIFICOS 

Realizar cinco disparos a cinco alturas diferentes, pero manteniendo fijos los valores de rapidez, ángulo de disparo, masa y diámetro



Repetir el experimento de la anterior fase, eligiendo valores de rapidez, ángulo de disparo, masa y diámetro del proyectil, variar la altura del cañon desde 1 metro hasta 15 metros y medir la correspondiente distancia horizontal. obtener el valor de la gravedad aplicando análisis estadístico a los datos



Resolver ejercicios planteados, hallar velocidad inicial, tiempo, distancia y velocidad relativa



Resolver ejercicio planteado, Hallar el radio, probabilidad y velocidad.

1.

El objetivo de esta fase es que cada estudiante realice cinco disparos a cinco alturas diferentes, pero manteniendo fijos los valores de rapidez, ángulo de disparo, masa y diámetro (es decir, los mantiene fijos para los diferentes disparos). Así, debe registrar los valores de distancia horizontal (medida desde el punto de disparo hasta el punto donde el proyectil impacta el piso) y altura, medidos en cada disparo, en una tabla. Nota: el valor de la gravedad no se debe cambiar y mantener en 9.81 m/s2.

JULY GOMEZ Disparo #1: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de 25°, con una masa de 17,60 Kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9,81 m/s2  Disparo #2: Con una rapidez de 10m/s, con un ángulo de disparo de 85°, con una masa de 17,60 Kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 10,58 m/s2 Disparo #3: Con una rapidez de 23m/s, con un ángulo de disparo de 90°, con una masa de 17,60 Kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 6,26 m/s2 Disparo #4: Con una rapidez de 14m/s, con un ángulo de disparo de 0°, con una masa de 17,60 Kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 8,75 m/s2 Disparo #5: Con una rapidez de 10m/s, con un ángulo de disparo de 37°, con una masa de 17,60 Kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9,81 m/s2

XIOMARA VELA Disparo 1: Con una rapidez de 19m/s, con un ángulo de disparo de 25°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de  Disparo 2:  Con una rapidez de 19m/s, con un ángulo de disparo de 28°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de  Disparo 3: Con una rapidez de 19m/s, con un ángulo de disparo de 31°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de  Disparo 4: Con una rapidez de 19m/s, con un ángulo de disparo de 41°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de  Disparo 5: Con una rapidez de 19m/s, con un ángulo de disparo de 57°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 

MELIZA MARTINEZ Disparo No. 1: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de 52°, con una masa de 17.60 kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9.81 m/s2. Disparo No. 2: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de 71°, con una masa de 17.60 kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9.81 m/s2. Disparo No. 3: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de 35°, con una masa de 17.60 kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9.81 m/s2. Disparo No. 4: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de 20°, con una masa de 17.60 kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9.81 m/s2. Disparo No. 5: Con una rapidez de 18m/s, con un ángulo de disparo de -5°, con una masa de 17.60 kg, y con un diámetro de 0,18 m y con una gravedad de 9.81 m/s2.

LUIS GUERRA No. 1. Con una rapidez 10 m/s, ángulo de disparo 45 0, masa de 17,60 kg y un diámetro de 18 cm y con una gravedad 9,81 m/s y una altura de 500 cm. No. 2. Con una rapidez 10 m/s, ángulo de disparo 30 0   masa de 17,60 kg y un diámetro de 18 cm y con una gravedad 9,81 m/s y una altura de 300 cm. No. 3. Con una rapidez 10 m/s, ángulo de disparo 10 0   masa de 17,60 kg y un diámetro de 18 cm y con una gravedad 9,81 m/s y una altura de 700 cm. No. 4. Con una rapidez 10 m/s, ángulo de disparo 35 0   masa de 17,60 kg y un diámetro de 18 cm y con una gravedad 9,81 m/s y una altura de 800 cm. No. 5. Con una rapidez 10 m/s, ángulo de disparo 40 0 masa de 17,60 kg y un diámetro de 18 cm y con una gravedad 9,81 m/s y una altura de 200 cm.

LINA MARTINEZ Disparo No. 1: Con una rapidez de 19 m/s, con un ángulo de disparo de 46°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 9.81 m/s2 Disparo No. 2: Con una rapidez de 19 m/s, con un ángulo de disparo de 33°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 9.81 m/s2 Disparo No. 3: Con una rapidez de 15 m/s, con un ángulo de disparo de 52°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 9.81 m/s2 Disparo No. 4: Con una rapidez de 22 m/s, con un ángulo de disparo de 21°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 9.81 m/s2 Disparo No. 5: Con una rapidez de 19 m/s, con un ángulo de disparo de 31°, con una masa de 17.21 kg, y con un diámetro de 0,42 m y con una gravedad de 9.81 m/s2.

2.

El grupo debe repetir el experimento de la anterior fase, eligiendo valores de rapidez, ángulo de disparo, masa y diámetro del proyectil (no se deben cambiar durante el experimento) iguales para todos los integrantes. Y así, variar la altura del cañón desde 1 metro hasta 15 metros y medir la correspondiente distancia horizontal. Los datos se deben registrar en una tabla que ahora debe tener 15 entradas. Con esta nueva tabla elaborada por el grupo se debe obtener el valor de la gravedad aplicando análisis estadístico a los datos (En esta sección sería bueno que de los 15 lanzamientos propuestos cada integrante realice por lo menos 3 de estos, dividiendo así el trabajo de la segunda fase de manera equitativa entre todos los grupos).

Pista: Para poder realizar el análisis estadístico que se plantea en esta semana, el grupo debe discutir con detalle sobre el modelo teórico que relaciona las variables que se miden (altura del cañón vs distancia horizontal). Luego, con base en el modelo seleccionado, deberán usar un método de regresión adecuado para obtener el valor de la gravedad. Para

que resulte matemáticamente más sencillo, obtenga la ecuación de altura del cañón como función de la distancia horizontal.



XIOMARA VELA

Con rapidez inicial de 23 m/s, ángulo de disparo de 50º, masa de 17.8 Kg y diámetro del proyectil de 0.5m



JULY GOMEZ

Con rapidez inicial de 23 m/s, ángulo de disparo de 50º, masa de 17.8 Kg y diámetro del proyectil de 0.5m; obtenemos los siguientes valores variando la altura del cañón entre 4 y 6 metros: Altura del cañón (m) Distancia horizontal (m) 4m 56.27 m 5m 57.01 m 57.74 6m



LUIS GERRA

rapidez inicial de 23m/s, ángulo de disparo de 50°, masa de 17.8 kg y diámetro del proyectil 0.5m; obteniendo los siguientes valores variando la altura del cañón entre 7 y 9 metros.   



LINA MARTINEZ

rapidez inicial 23 m/s, ángulo de disparo de 50°, la masa de 17.8 kg y el diámetro del proyectil de 0.50m.



MELIZA MARTINEZ

Rapidez inicial 23 m/s, ángulo de disparo de 50°, la masa de 17.8 kg y el diámetro del proyectil de 0.50m. Obtuve los siguientes valores:

 

Tabla de datos de X y Y con las 15 entradas la cual nos dio los siguientes datos:

Al graficar la tabla anterior obtenemos la siguiente gráfica y ecuación tras haber realizado una regresión de tipo polinomial de segundo orden.

Para deducir la ecuación que nos ayudará a calcular el valor de la gravedad utilizamos las siguientes ecuaciones cinemáticas: 

Para nuestro caso en particular tenemos que:

Para lo cual escribiremos la ecuación #1 en términos de velocidad inicial (Vox)

Despejamos el tiempo de la ecuación #1

Al simplificar tenemos que 

Al reordenar la ecuación 

siendo este el valor de la gravedad en nuestra simulación.

3.

Un hombre sobre un vagón abierto de ferrocarril que viaja con rapidez constante de 9.10 m/s, quiere lanzar una pelota a través de un aro estacionario a 4.90 m sobre la altura de la mano, de modo que la bola se mueva horizontalmente al pasar por el aro. El hombre lanza la bola con una rapidez de 10.8 m/s con respecto a sí mismo.

a) ¿Qué componente vertical debe tener la velocidad inicial de la bola? b) ¿Cuántos segundos después del lanzamiento la bola atravesará el aro? c) ¿A qué distancia horizontal del aro se deberá soltar la bola? d) Cuando la pelota sale de la mano del hombre, ¿qué dirección tiene su velocidad relativa al marco de referencia del vagón? ¿Y relativa al marco de referencia de un observador parado en el suelo?

a) ¿Qué componente vertical debe tener la velocidad inicial de la bola?

b) ¿Cuántos segundos después del lanzamiento la bola atravesará el aro?

c) ¿A qué distancia horizontal del aro se deberá soltar la bola? La componente horizontal de la rapidez inicial respecto al hombre estará dada por:

d) Cuando la pelota sale de la mano del hombre, ¿qué dirección tiene su velocidad relativa al marco de referencia del vagón? R/ La dirección que tiene la velocidad de la bola, cuando deja la mano del hombre relativa al marco de referencia del vagón, será la misma que la relativa al marco de referencia del hombre y tiene un valor de 65.14°.

¿Y relativa al marco de referencia de un observador parado en el suelo?

2. Una escopeta dispara muchos perdigones hacia arriba. Algunos viajan casi verticalmente, pero otros se desvían hasta 1.0° de la vertical. Suponga que la rapidez inicial de todos los perdigones es uniforme de 150 m/s e ignore la resistencia del aire. a) En que radio del punto de disparo caerán los perdigones? b) Si hay 1000 perdigones y se distribuyen uniformemente en un círculo del radio calculado en el inciso c) Que probabilidad hay de que al menos un perdigón caiga en la cabeza de quien dispar.? (Suponga que la cabeza tiene 10 cm de radio.) d) En realidad, la resistencia del aire tiene varios efectos: frena los perdigones al subir, reduce la componente horizontal de su velocidad y limita la rapidez con que caen. ¿Cuál efecto tenderá a hacer el radio mayor que el calculado en a), y cual tenderá a reducirlo? ¿Qué efecto global cree que tendrá la resistencia? (Su efecto sobre una componente de velocidad se incrementa al aumentar la magnitud de la componente.)

a) ¿En qué radio del punto de disparo caerán los perdigones?

Tiempo para subir

Tiempo de vuelo=2ts

tiempo de vuelo= (2x 12,87s) = 25,74 s radio =Vox X tiempo de vuelo radio= 81,04 m/s X 25,74 s radio = 2,086 m aproximando el valor obtenido.

b) Si hay 1000 perdigones y se distribuyen uniformemente en un círculo del radio calculado en el inciso la probabilidad de 1000 perdigones se distribuyen uniformemente en el radio calculado en el punto a (faltan datos para calcular este punto)

c) Que probabilidad hay de que al menos un perdigón caiga en la cabeza de quien dispar.? (Suponga que la cabeza tiene 10 cm de radio.)

d) En realidad, la resistencia del aire tiene varios efectos: frena los perdigones al subir, reduce la componente horizontal de su velocidad y limita la rapidez con que caen. ¿Cuál efecto tenderá a hacer el radio mayor que el calculado en a), y cual tenderá a reducirlo? ¿Qué efecto global cree que tendrá la resistencia? (Su efecto sobre una componente de velocidad se incrementa al aumentar la magnitud de la componente.) a) Al terminar el grado de desviación con respecto a la vertical, aumenta el radio manteniendo la velocidad o rapidez inicial.  b) Al aumentar el grado de desviación con respecto a la vertical, disminuye el radio manteniendo la velocidad o rapidez inicial. c) la resistencia del aire tiene el efecto de reducir el radio. 

CONCLUSIÓN -

-

-

Realizamos el análisis frente a los ejercicios planteados observando que el proyectil pierde algo de velocidad por efectos de rozamiento con el aire. Hay un principio de la naturaleza que se denomina principio de inercia y que establece que los cuerpos tienden a continuar en la misma dirección y con la misma velocidad. Al lanzar los cañones, se obtiene que la mayor distancia se genera sobre el eje X, cuando este tiene un valor de ángulo idóneo para que el alcance del proyectil sea máximo. Analizamos durante los ejercicios planteados que el movimiento de un proyectil describe una trayectoria parabólica. En dos dimensiones se produce la velocidad de un cuerpo el cual es lanzado con un ángulo de inclinación.

BIBLIOGRAFÍA 1. Física general, Alvarenga Máximo. Editorial Harla, capitulo 2, pág. 45. 2. Fisica aplicada segunda edición. Arthur Beiser. Editorial Mc Graw Hill, capitulo 11, pág. 113. 3. Fisica 1, Tippens. Editorial Mc Graw Hill, Capitulo 4, pag. 74. 4.  https://www.fisicalab.com/apartado/movimiento-parabolico#contenidos 5. http://blogcindycarranza.blogspot.com/2017/12/movimiento-parabolico.html (Links to an external site.) 6. Física, Resnick, Robert; Holliday, David; Krane, Kenneth S, edit. CECSA (1993) 7. Física, Serway, Raymond A, edit. Interamericana, México (1985).