Trabajo del alumno

Material de ayuda al profesor de Física
Trabajo práctico 3
Informe del alumno
Investigación sobre la distancia de frenado de un cajón de madera
En este experimento estudié la distancia de frenado de un cajón de madera. El propósito del
experimento era determinar si existía una relación entre la distancia de frenado del cajón y su
velocidad inicial. Llegué a la conclusión de que la distancia de frenado era proporcional al
cuadrado de la velocidad.
Mi pregunta de investigación es estudiar la relación entre la velocidad y la distancia de frenado
de un cajón.
Puesto que la energía cinética se transforma en energía térmica durante el frenado, puedo escribir
1 2
mv0 = Fd o simplemente que la distancia es proporcional al cuadrado de la velocidad,
2
d ∝ v02 .
La variable dependiente es la distancia de frenado mientras que la variable independiente es la
velocidad inicial. Las variables fijas son las fuerzas de rozamiento de la superficie de la tabla y la
masa del cajón.
Utilicé una pista, un cajón con una bandera, fotocélulas, reloj electrónico y reglas. Mi método
hizo uso de dos fotocélulas y un reloj electrónico para determinar el tiempo que tarda el cajón en
recorrer la distancia entre dos puntos con la anchura de la bandera ∆d . Esto lo utilizo para
calcular la velocidad inicial empleando la fórmula v0 =
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 ∆d
. La velocidad inicial para el
∆t
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experimento es v0 . Utilizamos las dos reglas para medir la distancia que ha recorrido el cajón.
Utilicé una banda elástica para dar al cajón una velocidad inicial, e intenté controlar lo mejor que
pude dicha velocidad inicial.
Mis datos son los siguientes.
Ensayo
1
∆t
±0,0005 s
0,0186
Distancia de frenado
±0,04 m
0,90
2
0,0241
0,47
3
0,2193
0,56
4
0,0315
0,29
5
0,0228
0,53
6
0,0184
0,77
La bandera ∆d = 3, 4 cm .
Para calcular la velocidad inicial del cajón dividí la longitud de la bandera entre el tiempo que
tardaba en atravesar las fotocélulas. Por ejemplo: v =
v0 =
∆s
∆t
± 0, 4 m / s
1,89
0,90m
= 1,89 m / s.
0, 0186s
v2
± 0, 4 m / s
3,57
1,45
2,10
1,60
2,56
1,1
1,23
1,54
2,37
1,90
3,61
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Gráfica de los datos
1,0
0,5
Ajuste lineal para: Conjunto de datos
| ∆T
d = mx+b
m (Pendiente): 0,2339
b (Intersección Y): -0,01527
Correlación: 0,9767
Error cuadrático medio: 0,05223
0,0
Velocidad al cuadrado
En el gráfico anterior se ha representado el tiempo en función del cuadrado de la velocidad.
Como el gráfico pone de manifiesto, la función derivada de la distancia en relación con el tiempo
será una línea recta, así es que la distancia de frenado es proporcional al cuadrado de la
velocidad. Lo que esperaba resultó cierto. Tuvimos dificultades para controlar la velocidad de
lanzamiento, por lo que eso es un problema. A menudo el cajón se desviaba un cierto ángulo.
Para arreglarlo nos aseguraríamos de que siempre se moviera en línea recta sobre la pista. Este
experimento me gustó y logré verificar mi idea.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007