• Author / Uploaded
• Caro Ramirez Franco

Citation preview

trabajo colaborativo fisica 1 Física Politécnico Grancolombiano - Institución Universitaria 14 pag.

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

Taller colaborativo Física I

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

Julian Castañeda, Cristian Quiñones, Cristian Huerfano, Efrain Diaz y Johan Peralta. Abril 2020. Institución Universitaria Politécnico Grancolombiano FISICA

Trabajo Colaborativo Física I Semanas 3, 4 y 5 Cinemática 2D y Dinámica

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

ABSTRACT Este es un documento que va a evidenciar todo un desglose matemático que explica las esencias básicas de la física ver y traducir nuestro lenguaje matemático y aplicarlo a la inmensa naturaleza (el cosmos) que nos rodea, esto a partir de una serie de análisis en torno a los datos que se obtienen; todo esto gracias a simulaciones proporcionadas por nuestro ente Universitario y a las herramientas tecnológicas puestas en disposición; Así pues, se pretende entregar excelencia y veracidad en torno a todo lo que concierne este documento junto con su equipo de trabajo.

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

Tabla de Contenidos ACTIVIDAD #1 Calculo de la gravedad de Marte haciendo uso del lanzamiento de parabólico. 1 Ingresoal simulador …....................................................................................................................1 Calcular la gravedad. .......................................................................................................................3 Imagen Simulador Movimiento 2D.. ...............................................................................................4 Gravedad Planeta Tierra. ….............................................................................................................5 Error porcentual …...........................................................................................................................5 Conclusiones. ...................................................................................................................................7 ACTIVIDAD # 2 Cálculo del ángulo de inclinación de una rampa en un aeropuerto. …...............8 Ingreso al simulador ........................................................................................................................8 Angulo de inclinación. .....................................................................................................................9 Comparar los valores. …..................................................................................................................9 Aceleraciones negativas. …..............................................................................................................9 Conclusiones. ..................................................................................................................................10 ACTIVIDAD # 3. …........................................................................................................................11 Ejercicio 1.…................................................................................................................................... 11 Ejercicio 2. …...................................................................................................................................11 Ejercicio 3. …...................................................................................................................................12 Lista de referencias. ….....................................................................................................................14 Referencias. …..................................................................................................................................14

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

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. La física ha influido de una manera sorprendente en nuestra sociedad nos permite calcular distancias, tiempos y hasta la manera de comportarse de las personas estos cálculos permiten que se generen grandes avances tecnológicos y que puentes y demás edificaciones puedan mantenerse. El conocimiento y la aplicación de temas como el Movimiento Uniforme permiten medir que por ejemplo los proyectiles lleguen a su destino esto en temas de guerra es fundamental, también permite que por ejemplo que las naves y aviones puedan despegar y hacer aterrizajes exitosos. Este trabajo está hecho con el fin de aplicar y conocer los temas básicos del movimiento para ello se plantea el trabajo en equipo como ente fundamental del desarrollo del mismo al igual que los temas básicos de Cinemática, MUA, MUR entre otros; con este trabajo los estudiantes podrán desarrollar las competencias que le permitirán asemejarlo a la vida real y entender cómo funciona la física y sus aplicaciones.

ACTIVIDAD # 1: Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

Calculo de la gravedad de Marte haciendo uso del lanzamiento de parabólico.

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

1. Ingreso al simulador: Cada integrante del grupo debe ingresar al simulador MOVIMIENTO EN

DOS DIMENSIONES (ver las indicaciones presentadas al inicio del documento). 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 1. Estudiante Cristian Camilo Quiñones

Johan Peralta Montaño

Efrain Yair Diaz Anzola

Cristian Fabian Huérfano V.

Julian David Castañeda.

Dma x (m) 14.79m 12.08m 9.15m 6.09m 14.79 m 10.08 m 18.3 m 12.61 m 16.13 m 6.6 m 9.65 m 14.79 m 17.54 m 10.94 m 15.83 m 14.79 m 15.39m 12.66m 16.13m 14.1m Tabla 1 Datos



g (m/s2)

65 70 75 80 25 30 45 60 40 10 15 25 50 55 35 65 35 40 50 55

2.99 m/s2 3.001 m/s2 3.0004 m/s2 3.001 m/s2 2.99m/s2 3.00m/s2 3.00m/s2 3.00m/s2 2.99 m/s2 3.0007 m/s2 3.0005 m/s2 2.999 m/s2 3.000 m/s2 3.000 m/s2 3.000 m/s2 2.999 m/s2 3.42 m/s2 2.99 m/s2 3.22 m/s2 3.62

V0 (m/s) 7.61m/s 7.51m/s 7.41m/s 7.31m/s 7.61 m/s 5.91 m/s 7.41 m/s 6.61 m/s 7.01 m/s 7.61m/s 7.61 m/s 7.61 m/s 7.31 m/s 5.91 m/s 7.11 m/s 7.61 m/s 7.01m/s 6.21m/s 7.01m/s 6.71m/s

()

Para el cálculo de la gravedad se utilizó la siguiente formula

El resultado esta expresado en la Tabla 1 en la última columna

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

Calcular la gravedad

Para dar con el resultado del siguiente cálculo hay que tener en cuenta que los datos que se utilizaron acá son los ángulos que ya se habían utilizado en el cálculo anterior, en la tabla 2 podemos visualizar esto plasmado de la siguiente manera: Estudiantes g(m/s) 7.61 sen(2(65)) 14.79 7.51sen(2(70)) g= 12.08

g=

Cristian Camilo Quiñones

g= g= g= g=

Johan Peralta Montaño

g= g= g=

Efrain Yair Diaz Anzola

g= g= g= g=

6.91 sen(2(25)) 9.15 6.09 sen(2(80)) 7.31 7.61 sen(2(25)) 14.79 5.91 sen(2(30)) 10.08 7.41 sen(2(45)) 18.3 6.61 sen(2(60)) 12.61 7.01 sen(2(40)) 16.13 7.61 sen(2(10)) 6.6 7.61 sen(2(15)) 9.65 7.61 sen(2(25)) 14.79 7.31 sen(2(50)) 17.54

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

g=

Cristian Fabian Huérfano V.

g= g= g= g=

Julian David Castañeda.

g= g=

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E 5.91 sen(2(55)) 10.94

7.11 sen(2(35)) 15.83 7.61 sen(2(65)) 14.79 7.01 sen(2(35)) 15.39 6.21 sen(2(40)) 12.66 7.01 sen(2(50)) 16.13 6.71 sen(2(55)) 14.1

Tabla 2 Datos

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

¿Que es el error relativo?

Es el cociente entre el error absoluto y el valor que consideramos como exacto (la media). Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo porque puede se puede producir por exceso o por defecto y al contrario que él no viene acompañado de unidades.

De igual forma, se puede multiplicar por 100 obteniéndose así el tanto por ciento (%) de error.

Como ejemplo podemos calcular el error relativo sobre nuestro ejemplo. De esta forma obtenemos que:

¿Que es el error Absoluto? El error absoluto puede ser un valor positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior y además tiene las mismas unidades que las de la medida.

Para calcular el error absoluto de una medida es imprescindible conocer en primer lugar qué valor se considera como real. Por norma general ese valor es la media de los valores obtenidos al realizar un número n de mediciones en las mismas condiciones.

ACTIVIDAD # 2: Cálculo del ángulo de inclinación de una rampa en un aeropuerto. 1. Ingreso al simulador: Cada integrante del grupo debe ingresar al simulador DINAMICA (ver

las indicaciones presentadas al inicio del documento). Posteriormente escuche las instrucciones que allí aparecen, luego cada integrante debe interactuar con el simulador. En el foro del grupo registre una imagen donde se evidencie su interacción. 2. Teniendo en cuenta los datos obtenido en el simulador, calcule el ángulo de inclinación de la

rampa. 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, g: gravedad, Uk: coeficiente de rozamiento).

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

3.

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E En el foro del grupo, comparar los valores que obtuvo del ángulo para cada situación.

4. Consultar por que NO se pueden tener en cuenta las aceleraciones negativas en este tipo de

situaciones. 5. Presentar conclusiones de la actividad realizada.

Nota: Todas las consultas y cálculos deben estar registrados en el foro de cada grupo (recuerde usar el editor de ecuaciones wiris incluido en el foro).

Estudiante Cristian Camilo Quiñones

a

Uk 0.47 m/s² -2.38m/s² -3.33 m/s² -1.43 m/s² 1.42 m/s²

Johan Peralta Montaño

1.08 m/s² -1.8 m/s² -3.71 m/s² 0.12 m/s² -2.76 m/s²

Efrain Yair Diaz Anzola

0.47 m/s² -2.38 m/s² -3.33 m/s² -1.43 m/s² 1.42 m/s² 0.12 m/s² -2.76 m/s² -3.71 m/s² -1.8 m/s² 1.08 m/s² 0.82 m/s² -2.01 m/s² -2.95 m/s² -1.07 m/s² 1.76 m/s²

Cristian Fabian Huérfano V.

Julian David Castañeda.

0.2 0.5 0.6 0.4 0.1 0.1 0.4 0.6 0.2 0.5 0.2 0.5 0.6 0.4 0.1 0.2 0.5 0.6 0.4 0.1 0.2 0.5 0.6 0.4 0.1

g 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81 9.81

θ (˚) 13.92 14.43 14.60 14.26 13.75 11.864 12.216 12.506 11.982 12.333 15,46 16,01 16,19 15,8 15,23 15.83 12.33 12.50 12.21 11.86

18.53 16.44 16.66 16.22 15.16

Los valores que se encuentran en rojo, esta de este color ya que como son aceleraciones negativas, no se deben tomar en cuenta.

*Para hallar el valor de la inclinación de la rampa se implementó la siguiente formula:

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

Aceleraciones negativas Cuando aceleramos hay un cambio de velocidad y sucede que la velocidad obtenida es superior a la anterior. Se trata de una aceleración positiva. Sin embargo, cuando se produce la aceleración negativa básicamente se refiere que el cuerpo o la masa genera tal resistencia que produce una desaceleración a medida que se me desplaza a traves de una determinada superficie, en este caso la rampa del aeropuerto.

¿Por qué NO se pueden tener en cuenta las aceleraciones negativas en este tipo de situaciones? Realizando el respectivo análisis, en este caso no es conveniente tomar aceleraciones negativas en este escenario ya que para en la situación presentada lo que se espera, es que, el cuerpo o la maleta que se deslicé en la rampa vaya aumentado de forma positiva su aceleración a medida que avanza el tiempo, ya que la rampa de encuentra inclinada hacia la dirección en donde la aceleración de la maleta debe ser positiva tal como se muestra en el siguiente esquema:

De cierta forma una aceleración negativa sería importante en el escenario en donde por ejemplo cuando se necesite determinar la velocidad de frenado de un cuerpo o si se tratase de una fuerza que trata de subir a mediante una pendiente.

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

CONCLUSIONES Con este ejercicio se pueden determinar muchos datos importantes, básicamente nos podemos dar cuenta que el Angulo de inclinación de la rampa no es muy influyentes en la aceleración que tenga la masa, claro está , también influye de forma considerable el tema de los materiales de lo componentes utilizados ,tanto en la rampa, como el masas o maletas que se usen, por ejemplo, en el ejercicio los ángulos de inclinación de la rampa fueron muy parecidos, realmente la diferencia fue el material de cada maleta y su índice de rozamiento son los grandes factores que influyeron en la aceleración de las maletas.

Segunda ley de Newton o ley fundamental de la dinámica: 1. Si la velocidad aumenta el sentido de los vectores aceleración y velocidad son iguales. 2. Si la velocidad disminuye el sentido de los vectores de aceleración y velocidad son diferentes.

ACTIVIDAD # 3: Resuelva los siguientes ejercicios.

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? b) ¿Qué componente vertical tiene la velocidad de la moneda justo antes de caer en el platito? Velocidad: 𝑉𝑜𝑥 = 6.4 cos(60°) = 3.2 𝑚/𝑠 𝑉𝑜𝑦 = 6.4 sen(60°) = 5.54 𝑚/𝑠 a) ¿A qué altura está la repisa sobre el punto donde se lanza la moneda? 𝑦𝑜 = 0𝑚 𝑦𝑓 = ℎ 𝑥 = 2.1 𝑀

Primero encontramos el tiempo que tarda en caer la moneda en el plato

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

𝑋 = 𝑉𝑜𝑋 𝑡 𝑥 2.1 𝑡= = = 0.65 𝑠 𝑉𝑜𝑋 3.2

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

𝑔

𝑦𝑓 = 𝑦𝑜 + 𝑉𝑜𝑦 𝑡 − 𝑡 2 2 ℎ = 0𝑚 + 𝑉𝑜𝑦 𝑡 − 4.9𝑡 2 ℎ = (5.54)(0.65) − 4.9(0.65) = 1.53

b) ¿Qué componente vertical tiene la velocidad de la moneda justo antes de caer en el platito? 𝑉𝑓𝑦 = 𝑉𝑜𝑦 − 𝑔𝑡 𝑉𝑓𝑦 = 5.54 − 4.9(0.65) = −0.83

2. En la figura el peso w es de 40.0 N. a) Calcule la tensión en el

cordón diagonal. b) Calcule la magnitud de las fuerzas horizontales F1 y F2 que deben aplicarse para mantener el sistema en la posición indicada.

Siendo T la tensión en la cuerda diagonal a) Sobre el eje y: T sen45° - 40,0 N = 0 T = 40,0 N / sen45° = 56,5 N

b) Fuerzas sobre el eje x: T cos45° - F2 = 0 Como tenemos un ángulo de 45° F1=f2 F2 = T / cos45° 40,0 N = F1

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E

3. Una caja de 25.0 kg con libros de texto está en una rampa de carga que forma un ángulo  con la

horizontal. El coeficiente de fricción cinética es de 0.25; y el coeficiente de fricción estática, de 0.35. a) Al aumentar , determine el ángulo mínimo con que la caja comienza a resbalar. Con este ángulo, b) calcule la aceleración una vez que la caja está en movimiento, y c) la rapidez con que se moverá la caja una vez que se haya resbalado 5.0 m por la rampa. N=25*9,81 ΣFY= 0:25*9,81*COS α =N = 0→N=245,25 SEN α ΣFX=MAX: 25*9,81*SEN α- Ff = 25ax Para realizar el movimiento 25*9,81*SEN α - Ff = 0 Usamos el coeficiente estatico para hallar el anguno en el cual se realizaria un desplazamiento (a) 245,25 SEN α- 85,84 COS α = 5 85,84 ———— = TAN α → α =19,3° 245,25 Ahora usamos el coeficiente de friccion dinamica podemos identificar la aceleracion que tendra la caja al llegar a estar en ese angulo minimo para realizar el movimiento. (b) ΣFx=max →245,25 sen 19,3 -61,3 cos 19,3 =25ax Ax= 81,05 – 57,86 —————— = 0,92m/ s² 25 La velocidad que tomara la caja una vez se hubiera desplazado 5.0m por la rampa sera: (c) d= ½ aα ²+ V° α+do 5= 1/2 (0,92) t² Despejamos sobre t, quedaría. t= √(10 ÷ 0.92) =3,29s

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])

FACULTAD DE INGENIERÍA DESEÑO E Lista de referencias

Referencias. 1. SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 1. Décimo segunda

edición. Editorial Pearson. México 2009. 2. SERWAY y JEWETT. Física Para ciencias e ingenierías Vol 1. México. Editorial Thomson. 2005 séptima edición.

Document shared on www.docsity.com Downloaded by: caro-ramirez-franco ([email protected])