UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FÍSICA I 2022-3 PRÁCTICA ACELERACIÓN I. RESUMEN. En el presente informe de laboratorio se llevará a cabo el desarrollo, estudio y comprobación del teorema del trabajo y de la relación con la energía cinética generada en un mecanismo, el cual ayudará analizar la relación entre los distintos datos obtenidos por medio de la experimentación usando los siguientes instrumentos : un riel, un carro mecánico, una polea, un juego de masas, un sensor de movimiento conectado a un contador, un soporte universal y algo de hilo, este montaje se realizará conectando el juego de pesas las cuales pesan cinco (5) gramos al carro mecánico con el hilo, pasando por la polea, para que así el juego de masas tire del carro que estará encima del riel, y así el carrito pase por el sensor de movimiento. El ejercicio se repetirá alrededor de 6 veces con diferentes ángulos de inclinación, distintas distancias, diferentes variaciones en el peso colgante así podremos obtener una distinta aceleración y velocidades, obtendremos los distintos datos experimentales los cuales ayudarán a comprobar lo realizado en las sesiones teóricas. Dando como fin la comprobación y afirmación de que es legítimo lo visto en la teoría. II. INTRODUCCIÓN. La velocidad es una magnitud física que expresa la relación entre el espacio recorrido por un objeto, el tiempo empleado para ello y su dirección. De esta manera, se plantea una relación directa entre la posición, la velocidad y la aceleración, esta práctica fundamentara y comprobará esta relación. III. OBJETIVO GENERAL. Analizar y verificar por medio de la experimentación los diferentes cambios que surgen con el trabajo-energía y su asociación entre la energía cinética y el trabajo de la fuerza neta, teniendo en cuenta el margen de error que puede surgir con los resultados obtenidos. IV. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ● Comprobar cómo la energía cinética es influida por los diferentes pesos, dando como variación sus velocidades. ● Analizar cómo los diferentes ángulos de inclinación pueden afectar a que el cuerpo acelere y cómo influye el peso. ● V. MARCO TEÓRICO. La aceleración es una magnitud vectorial, lo que implica que para describirla se precisa de tres propiedades: la dirección (línea de acción hipotética), el sentido (noción que determina si el movimiento es creciente o decreciente), y el módulo(valor numérico que indica la magnitud). Distancia: Es la magnitud escalar que puede reflejarse en unidades de tiempo o longitud. La idea de distancia puede aludir a un trayecto en el espacio que separa a dos puntos. Fuerza: Es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos cuerpos. Velocidad: Magnitud física que expresa el espacio recorrido por un móvil en la unidad de tiempo , y cuya unidad en el sistema internacional es el metro por segundo (m/s). Tiempo: la magnitud física que permite secuenciar hechos y determinar momentos y cuya unidad de medida es el segundo. Tensión:Todos los objetos físicos que están en contacto pueden ejercer fuerzas entre ellos. A estas fuerzas de contacto les damos diferentes nombres, basados en los diferentes tipos de objetos en contacto. Si la fuerza es ejercida por una cuerda, un hilo, una cadena o un cable, la llamamos tensión. Masa: Es una porción de materia y se mide en kilogramos (kg). El peso es la fuerza con que la gravedad atrae a la materia y se mide en newtons (N). El peso es variable. VI. ● ● ● ● VII. MATERIALES. Camara de video Kit (Carro, pesas, pisa, etc) Programa TRACKER Excel METODOLOGIA. Para el desarrollo de esta práctica se utilizó un montaje para medir la aceleración (Imagen 1.1) donde se colocó el carro en 6 posiciones diferentes, con diferentes pesos, en 4 de las 6 posiciones la pista estaba completamente recta (Imagen 1.2), y en las 2 restantes se utilizó la pista inclinada. (Imagen 1.3) Por cada posición se grabó el movimiento del móvil tres veces, intentando así que las mediciones fueran lo más exactas posible, una vez esto realizado, se pasaron los videos al programa TRACKER, programa que permitió calcular la posición y el tiempo, con estos datos se procedió a graficar en el programa Excel, una vez obtenida la primera gráfica, se calculó la raíz de X, con la cual se obtuvo la segunda gráfica, con los datos del tiempo y la raíz de X (este procedimiento se llevó a cabo en cada una de las posiciones). Una vez obtenidas las gráficas con la ayuda del programa Excel se obtuvo la ecuación de la pendiente, para así finalmente calcular la aceleración. Para calcular la aceleración se utilizó la siguiente fórmula (imagen 1.4) Imagen 1.1 Imagen 1.3 Imagen 1.2 Imagen 1.4 VII. RESULTADOS. El caso 1 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, sin inclinación, que se ve expuesto a la influencia de cuatro pesas que se liberan al vacío y tiran de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando los valores se obtiene 𝑦 = 1, 2582𝑥 − 0, 1455 Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/1, 2582^2 = 1,2633 que El caso 2 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, sin inclinación, que se ve expuesto a la influencia de cinco pesas que se liberan al vacío y tiran de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando 𝑦 = 2, 2084 𝑥 − 1, 1774 los valores se Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/2, 2084^2 = 0,4100 obtiene que El caso 3 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, con inclinación, que se ve expuesto a la influencia de cuatro pesas que se liberan al vacío y tiran de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando 𝑦 = 0, 4062𝑥 − 0, 4764 los valores se Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/ 0, 4062^2 = 12.1213 obtiene que El caso 4 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, con inclinación, que se ve expuesto a la influencia de cinco pesas que se liberan al vacío y tiran de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando 𝑦 = 0, 5332 𝑥 − 0, 4211 los valores se Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/0, 5332^2 = 7,0347 obtiene que El caso 5 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, sin inclinación, que se ve expuesto a la influencia de dos pesas que se liberan al vacío y tiran de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando 𝑦 = 1, 6601 𝑥 − 0, 2508 los valores se Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/1, 6601^2 = 0,7257 obtiene que El caso 6 muestra el comportamiento de un móvil el cual se desplaza por una superficie plana, sin inclinación, que se ve expuesto a la influencia de una pesa que se libera al vacío y tira de este, este movimiento se ve representado por la gráfica la cual tiene una tendencia lineal creciente, la pendiente de esta gráfica se representa mediante la fórmula y = Ax + B donde A es calculada mediante la fórmula: A = (2/𝑎𝑥)0, 5 y B tiende a cero, esto debido a las propiedades de la función raíz. Por lo tanto,reemplazando los valores se obtiene que 𝑦 = 1, 931 𝑥 − 0, 377 Dicha aceleración se calcula mediante la fórmula 𝑎𝑥 = 2/𝐴^2 Reemplazando obtenemos que 𝑎𝑥 = 2/1, 9341^2 = 0,5346 VIII. CONCLUSIONES. Mediante el análisis y la comparación de los resultados obtenidos podemos observar una disminución de la inclinación equivalente al peso de las pruebas realizadas, esto debido a que las pesas representan la aceleración en dichos sistemas por tanto reducir el mismo influirá en su comportamiento respecto a la gráfica posición tiempo. Es importante hacer énfasis en los casos 3 (gris) y 4(amarilo) los cuales se caracterizan por, a pesar de desarrollarse en una superficie plana, esta tiene una inclinación, esto influye de gran manera en la toma de datos ya que esta inclinación facilita el incremento de aceleración obteniendo así los valores más altos, teniendo en cuenta la apreciación gráfica, se puede observar la inclinación mencionada anteriormente evidenciando de manera contundente la influencia de la aceleración en los sistemas. De esta manera podemos observar la relación entre la velocidad, la posición y la aceleración. 𝑦 = 𝑑𝑥/𝑑𝑡 por lo tanto 𝑎 = 𝑑𝑣/𝑑𝑡 = 𝑑^2 𝑦/𝑑𝑡^2