CARRIL DE AIRE Y FOTODETECTORCECILIA QUINTERO 1133792, SALOME MURCIA 0937285, MELKIN NIETO

MENDOZA 1210097.26 de noviembre de 2012.

Facultad de ingeniería. Escuela de los recursos naturales y del medio ambiente (EIDENAR).

RESUMEN

El objetivo de esta experiencia fue determinar la aceleración de un objeto impulsado por un carril de aire, mediante un foto detector. Para el desarrollo de la práctica, se ubicó un carrito con 10 postes en su parte superior, en un carril de aire; un extremo del carrito estaba atado a una cuerda liviana y esta a su vez pasaba por una polea; el otro extremo de la cuerda sujetaba un porta pesas al cual se le adicionaron distintas masas. El carrito debió pasar por el foto detector; este equipo registro el tiempo en que tardo cada poste en pasar por el haz de luz generado por el mismo, con estos resultados se realizó un estudio teórico, para obtener un resultado semejante y mediante la elaboración de diferentes curvas de calibración se encontró finalmente un valor aproximado de la gravedad, el cual fue xxxx m/s2 con un error porcentual del xxxx%

1. INTRODUCCIÓN

La gravedad es la fuerza de atracción mutua que experimentan dos objetos con masa. Se trata de una de las cuatro fuerzas fundamentales observadas hasta el momento en la naturaleza. El efecto de la fuerza de gravedad sobre un cuerpo suele asociarse en lenguaje cotidiano al concepto de peso, y es por eso que siempre se ha enseñado que la fuerza de gravedad atrae hacia el centro de la Tierra; pero si se analiza detenidamente la manera en cómo un objeto masivo "curva o deforma" el espacio-tiempo, se llega a la conclusión de que no es "una fuerza que atrae" sino, más bien, una

fuerza que empuja hacia el centro de un cuerpo masivo, en este caso la Tierra. Por lo tanto debería decirse: "La gravedad es la fuerza que empuja a un objeto masivo hacia el centro de otro más masivo".Según las leyes de Newton, toda fuerza ejercida sobre un cuerpo le imprime una aceleración. En presencia de un campo gravitatorio, todo cuerpo se ve sometido a la fuerza de la gravedad, y la aceleración que imprime esta fuerza, o aceleración en cada punto del campo, se denomina intensidad del campo gravitatorio. Para la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es de 9,8 m/s2. Este valor de la gravedad (g), es considerado como el valor

de referencia y, así, se habla de naves o vehículos que aceleran a varios (g). En virtud del principio de equivalencia, un cuerpo bajo una aceleración dada sufre los mismos efectos que si estuviese sometida a un campo gravitatorio cuya aceleración gravitatoria fuese la misma.

2. MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES.

Inicialmente, se pesaron el carrito, el porta pesas y se determinaron las cinco masas que serían usadas durante el experimento.Posteriormente, se midieron las distancias entre el frente delantero del primer poste y cada uno de los otros diez con ayuda del pie de rey. Además, se determinó una posición constante entre el fotodetector y el frente del primer poste del carrito.Después, se preparó el cronómetro para tomar medidas. Se usó la primera masa y se ubicó el carrito en la posición inicial. Luego, se prendió el compresor y se esperó hasta que el colchón de aire se estableciera, con el fin de separar el carrito de la superficie del carril.A continuación, se soltó el carrito y, en tanto atravesó completamente el foto detector, se detuvo. Se apagó el compresor y se hizo revisión de los datos registrados en el cronómetro.Finalmente, se modificó la masa del porta pesas y se repitió el procedimiento para cada una de las cinco masas.

3. MARCO TEÓRICO.

Riel De Aire

El riel de aire es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. El riel consta de un tubo de sección transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale aire a presión. Sobre el riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en esencia sin fricción. Sobre los carros se colocan pesos para experimentar el choque de objetos de diferente masa , como par te de la va r iedad de exper imentos que en e l r ie l de a i re se  pueden desarrollar. En él también se puede desarrollar otro tipo de experimentos, basados siempre en movimientos rectilíneos, lo que lo hace idóneo para desenvolver en él, el estudio de la aceleración de la gravedad, o mejor dicho, el calcular la magnitud de la misma. [2]

Segunda Ley de Newton

La segunda ley del movimiento de Newton dice que ‘”El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime“.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad demovimiento de un cuerpo son proporcionales a lafuerza motriz y sedesarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas.Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función delmomento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto. [1]

Gravedad

La gravedad, en física, es una de cuatro interacciones fundamentales. Original a aceleración que exper imenta un ob je to en las cercan ías de un  planeta o satélite. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso, si estamos en un planeta o satélite. Si no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, sufriremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta. [2]

Aceleración

La aceleración es una magnitud vectorial que nos ind ica e l r i tmo o tasa de cambio de la velocidad de un móvil por unidad de tiempo. En otras palabras, cuánta rapidez adquiere un objeto durante el transcurso de su movimiento, según una cantidad definida de tiempo. [3]

4. CÁLCULOS Y RESULTADOS.

Tabla No. 1. Datos experimentales.

MASA CARRO (g) 516PORTAPESAS (g) 20.5

DISTANCIA AL PRIMER POSTE (cm) 47

Tabla No. 2.

P Distancia (cm)1 - 2 0.99002 -3 1.97003 -4 2.97004 - 5 3.92005 - 6 4.95006 - 7 5.93007 - 8 6.93008 -9 7.9400

Tabla No. 3.

m1 (g) 20.5Poste t (s)

1 0.01642 0.03253 0.04884 0.06445 0.08076 0.09647 0.1128 0.1278

Tabla No. 4.

t0.072 0.01640.142 0.03250.213 0.04880.280 0.06440.352 0.08070.420 0.09640.488 0.1120.556 0.1278

0.0000.100

0.2000.300

0.4000.500

0.6000

0.020.040.060.08

0.10.120.14

f(x) = 0.229904234 x − 0.000150167

Tabla No. 5.

m2 (g) 25.4Poste t (s)

1 0.01492 0.02953 0.04434 0.05855 0.07336 0.08757 0.10168 0.1159

Tabla No. 6.

t0.072 0.01490.142 0.02950.213 0.04430.280 0.05850.352 0.07330.420 0.08750.488 0.10160.556 0.1159

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.6000

0.020.040.060.08

0.10.120.14

f(x) = 0.208487170189 x − 0.00008147942423

Tabla No. 7.

m3 (g) 33.3Poste t (s)

1 0.01372 0.02723 0.04094 0.0545 0.06766 0.08077 0.09388 0.107

Tabla No. 8.

t0.072 0.01370.142 0.02720.213 0.04090.280 0.0540.352 0.06760.420 0.08070.488 0.09380.556 0.107

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.6000

0.020.040.060.08

0.10.12

f(x) = 0.19252211841 x − 0.0001201735394

Tabla No. 9.

m4 (g) 35.1Poste t (s)

1 0.01282 0.02553 0.03834 0.05065 0.06346 0.07577 0.0888 0.1004

Tabla No. 10.

t0.072 0.01280.142 0.02550.213 0.03830.280 0.05060.352 0.06340.420 0.07570.488 0.0880.556 0.1004

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.6000

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

f(x) = 0.1807547821 x − 0.00018307126

Tabla No. 11.

m5 (g) 40Poste t (s)

1 0.01222 0.02423 0.03634 0.04795 0.06016 0.07177 0.08338 0.095

Tabla No. 12.

t

0.072 0.01220.142 0.02420.213 0.03630.280 0.04790.352 0.06010.420 0.07170.488 0.08330.556 0.095

0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.6000

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1f(x) = 0.170915330585 x − 0.00007913597486

Tabla No. 13.

θi ai

0.037 37.90.046 46.010.06 540.06 61.20.07 68.5

0.035 0.045 0.055 0.065 0.075354045505560657075

f(x) = 976.949631055502 xR² = 0.997838636746698

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y DISCUSIÓN.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.

[1]SERWAY, Raymond. Física I. Editorial Mc Graw-Hill.

[2]http://www.cam.educaciondigital.net/fisica/Experimentos/Palanca/palanca.htm

[3]http://fisicapre.blogspot.com/2009/.html

[4]Guía experimentación física, Universidad del valle, Departamento de física.