RE-10-LAB-085 FISICA I v10.pdf

UNIVERSIDAD
PRIVADA DEL
VALLE
Compilado de prácticas experimentales de la materia de
física I: Mecánica
GUÌA DE
LABORATORIO DE
FÍSICA I

GUIA DE PRÁCTICA
Código de registro: RE-10-LAB-085 Versión 10.0
1
Tabla de contenido
Práctica No. 1 .......................................................................................................................................... 2
MEDICIONES Y ERRORES................................................................................................................. 2
Práctica No. 2 .......................................................................................................................................... 6
MEDICIONES INDIRECTAS Y PROPAGACIÓN DE ERRORES ................................................... 6
Práctica No. 3 .......................................................................................................................................... 8
GRÁFICAS Y FUNCIONES.................................................................................................................. 8
Práctica No. 4 ........................................................................................................................................ 11
MÉTODO DE MÍNIMOS CUADRADOS........................................................................................... 11
Práctica No. 5 ........................................................................................................................................ 15
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME..................................................................................... 15
Práctica No
6.......................................................................................................................................... 19
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO ............................................. 19
Práctica Nº 7.......................................................................................................................................... 23
EQUILIBRIO DE VECTORES ........................................................................................................... 23
A. EQUILIBRIO DE FUERZAS..................................................................................................... 23
B. MOMENTO DE UNA FUERZA Y EQUILIBRIO..................................................................... 26
I. palanca de dos brazos....................................................................................................................... 28
II. palanca de un brazo ........................................................................................................................ 28
Práctica Nº 8.......................................................................................................................................... 31
SEGUNDA LEY DE NEWTON........................................................................................................... 31
7.- CUESTIONARIO.......................................................................................................................... 35
Práctica Nº 9.......................................................................................................................................... 37
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN.............................................................. 37
Práctica No. 10 ...................................................................................................................................... 43
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA ................................................................................................ 43
Práctica No. 11 ...................................................................................................................................... 47
CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL ................................................................................. 47
EXPLOSIONES.................................................................................................................................. 49
COLISIÓN COMPLETAMENTE INELÁSTICA............................................................................... 50
COLISIONES ELÁSTICAS. .............................................................................................................. 51
Práctica Nº 12........................................................................................................................................ 53
DETERMINACIÓN DEL MOMENTO DE INERCIA ...................................................................... 53

GUIA DE PRÁCTICA
2
UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE
SERVICIOS DE LABORATORIO
LABORATORIO DE FÍSICA 1
Práctica No. 1
MEDICIONES Y ERRORES
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
El marco teórico correspondiente a esta práctica se debe revisar en el texto de
introducción a la física experimental.
2. COMPETENCIAS
El estudiante será capaz de definir claramente los conceptos de medir, error e
incertidumbre, además de realizar mediciones con precisión y exactitud podrá
cuantificar el error de sus mediciones.
El estudiante se familiariza con el manejo del calibrador Vernier y el micrómetro
El estudiante aprende el manejo de la balanza, y el dinamómetro.
Realizado el experimento el estudiante podrá:
• Clasificar las incertidumbres o errores experimentales en diferentes categorías
y explicar cómo se pueden reducir.
• Distinguir entre precisión y exactitud y entender cómo se pueden mejorar
experimentalmente.
• Establecer la mínima división del instrumento (sensibilidad) y como afecta
esta al número de cifras significativas.
• Expresar el resultado experimental y su incertidumbre con un valor numérico
apropiado que muestre el nivel de confiabilidad de la medición.
3. EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS
Materiales para un grupo de 4 estudiantes.
Equipos y materiales
Ítem Denominación Cantidad Unidad Observaciones
1 Regla de 30 cm 1 pza
2 Calibrador Vernier 1 pza
3 Micrómetro 1 pza
4 Cronómetro 1 pza
5 Dinamómetro 1 pza
6 Balanza 1 pza

GUIA DE PRÁCTICA
3
7 lámina rectangular
8 Cilindro
9 Esfera
10 calculadora
11 Cuaderno de laboratorio
12 Lápiz
4. PROCEDIMIENTO
• Empleando la regla proceda a medir la longitud de la lámina rectangular en dm,
cm y mm y registre sus resultados.
• Empleando el calibrador Vernier mida el diámetro del cilindro 6 veces girando el
cilindro en torno a su eje longitudinal para cada medición y registre sus resultados
en una tabla.
• Con el micrómetro mida el espesor de la lámina metálica rectangular 5 veces en
diferentes lugares de la lámina.
• Determine la masa y el peso de un cilindro metálico empleando la balanza y el
dinamómetro y registre los resultados.
• Empleando el cronómetro mida 6 veces el tiempo que tarda la esfera en caer una
distancia de 1m.
5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRACTICA
La práctica tiene una duración de 2 periodos
6. MEDICIÓN, CALCULOS Y GRAFICOS
• Realice las mediciones con el máximo cuidado posible evitando errores
personales y registre sus resultados en las siguientes tablas.
• Determine la desviación estándar, el error estadístico y el error porcentual en las
series de mediciones.
• Escriba el resultado de la medición con su respectivo error.
Tabla 1 longitud de una lámina rectangular
Uso de la regla establecer la mínima división del instrumento
Longitud del objeto
Dm Cm Mm

GUIA DE PRÁCTICA
4
Tabla 2 Diámetro de un cilindro
Uso del vernier
I
Diámetro
D(mm)
Discrepancias
𝐷𝑖 − 𝐷
̅ (𝐷𝑖 − 𝐷
̅)2
1
2
3
4
5
6
𝐷
̅ ∑ 𝐷𝑖 − 𝐷
̅ ∑(𝐷𝑖 − 𝐷
̅)2
Tabla 3 Espesor de una lámina
Uso del micrómetro
i
Espesor
E(mm)
Discrepancias
𝐸𝑖 − 𝐸
̅ (𝐸𝑖 − 𝐸
̅)2
1
2
3
4
5
6
𝐸
̅ ∑ 𝐸𝑖 − 𝐸
̅ ∑(𝐸𝑖 − 𝐸
̅)2
Tabla 4 Uso de la balanza y el dinamómetro
Masa (g) Peso (N)
7. CUESTIONARIO
a. ¿Cuál es la función del trinquete o chicharra en el micrómetro?
b. ¿a qué se deben los errores aleatorios? ¿se pueden eliminar de las mediciones?
c. ¿Qué probabilidad hay de que el verdadero valor de la medición este en el
intervalo[𝑥̅ ± 𝜎]?
d. Una medición de alta precisión, pero poca exactitud ¿con qué tipo de error está
relacionada?

GUIA DE PRÁCTICA
5
Tabla 5 Uso del cronómetro
i
tiempo
t(s)
Discrepancias
𝑡𝑖 − 𝑡̅ (𝑡𝑖 − 𝑡̅)2
1
2
3
4
5
6
𝑡̅ ∑ 𝑡𝑖 − 𝑡̅ ∑(𝑡𝑖 − 𝑡̅)2

GUIA DE PRÁCTICA
6
Práctica No. 2
MEDICIONES INDIRECTAS Y PROPAGACIÓN DE ERRORES
2. COMPETENCIAS
El estudiante será capaz de:
• Determinar cuantitativamente cómo afecta el error individual de las
mediciones directas a la magnitud determinada de modo indirecto.
EQUIPOS y MATERIALES
Ítem DENOMINACIÓN Cantidad Unidad Observaciones
1 Calibrador Vernier 1 pza
2 Micrómetro 1 pza
3 Dinamómetro 1 pza
4 Balanza 1 pza
5 Cilindro 1
6 Esfera 1
7 Calculadora 1
8 Cuaderno de laboratorio 1
9 Lápiz 1
4. PROCEDIMIENTO
• Mida 8 veces el Diámetro y la longitud del cilindro empleando el calibrador
vernier teniendo cuidado de rotar el cilindro y medir a diferentes distancias de los
extremos, registre sus lecturas en la tabla 1.
• Mida 8 veces el diámetro de la esfera empleando el micrómetro, gire la esfera para
cada medición, registre sus lecturas en la tabla 2.
• Empleando la balanza digital determine la masa del cilindro y de la esfera por
separado.

GUIA DE PRÁCTICA
7
5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRÁCTICA
La práctica tiene una duración de 2 periodos.
• Determine la media aritmética del diámetro y de la longitud del cilindro con sus
respectivos errores.
• Determine la media aritmética del diámetro de la esfera y el error
• Calcule el volumen de cada objeto y su error.
• Calcule la densidad de cada uno de los objetos y su error respectivo
Tabla 1 Diámetro y longitud del cilindro Tabla 2 Diámetro de la esfera
7. CUESTIONARIO
a. Al medir la resistencia de un resistor, la lectura del voltímetro era de 15,2 ± 0,2 V
y la lectura del amperímetro era de 2,6 ± 0,1 𝐴. ¿Cuál es la incertidumbre absoluta
de la resistencia calculada usando la ecuación 𝑅 =
𝑉
𝐼
?
b. Un péndulo simple se usa para medir la aceleración de la gravedad, sabiendo que
el periodo 𝑇 = 2𝜋√𝑙
𝑔
⁄ . El periodo medido fue de 1,24 ± 0,02 (𝑠) y la longitud
0,381 ± 0,002 (𝑚) ¿Cuál es el valor resultante de g con su incertidumbre absoluta
y porcentual?
c. Una rejilla de difracción se usa para medir la longitud de onda de la luz, usando la
ecuación 𝑑𝑠𝑒𝑛𝜃 = 𝜆. El valor medido de 𝜃 es de 13°34′ ± 2′. Suponiendo que el
valor de d es 1420 × 10−9
m y que se puede ignorar su incertidumbre, ¿cuál es la
incertidumbre absoluta y la relativa en el valor de 𝜆
i
Diámetro
D(mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
𝐷
̅
i
Diámetro
D(mm)
Longitud
L(mm)
1
2
3
4
5
6
7
8
𝐷
̅ 𝐿
̅

GUIA DE PRÁCTICA
8
Práctica No. 3
GRÁFICAS Y FUNCIONES
2. COMPETENCIAS
El estudiante:
• adquiere la capacidad de graficar datos experimentales correctamente y
reconoce a partir de la forma de la curva si la función que relaciona a dos
variables es lineal, potencial o exponencial.
• Aprende a linealizar una curva haciendo un cambio de variable.
• Aprende a graficar en diferentes tipos de papel.
Íte
m
DENOMINACIÓN Cantidad Unidad Observaciones
2 Hojas papel mm 3
3 Hojas Papel log log 1
4 Hojas Papel semi log 1
5 Lápiz o portaminas 1 Bien tajado
6 Micropuntas 0.5 mm 1
7 serchas (reglas curvas francesas) 1 juego
4. TECNICA O PROCEDIMIENTO
La tabla 1 muestra los datos obtenidos de la deformación que experimenta un resorte
cuando es sometido a una fuerza externa

GUIA DE PRÁCTICA
9
Tabla 1
ELONGACIÓN
X (m)
FUERZA
F(N)
0,08 0,50
0,13 1,05
0,21 1,50
0,28 2,05
0,36 2,50
0,42 3,00
0,50 3,50
La tabla 2 se obtuvo al estudiar la vibración de un resorte con un extremo fijo y una masa
sujeta en el otro extremo y que tiene la posibilidad de oscilar sobre una superficie de
fricción despreciable.
Tabla 2
MASA
m (Kg)
PERIODO
T (s)
±𝒅
̅
0,025 1,900 ±0,40
0,050 2,700 ±0,30
0,100 3,800 ±0,25
0,150 4,600 ±0,28
0,200 5,400 ±0,18
0,250 6,000 ±0,15
Se analiza el proceso de descarga de un capacitor, se espera que el voltaje varié en el
tiempo de acuerdo a la siguiente función:
𝑉 = 𝑉0𝑒
1
𝑅𝐶
𝑡
A partir del experimento se obtienen los siguientes datos:
Tabla 3
Tiempo
t (s)
0 2,55 5,48 8,65 12,21 17,64 22,38 30,15
Voltaje
V(Volts)
13 11 9 7 5 3 2 1

GUIA DE PRÁCTICA
10
La práctica tiene una duración de dos periodos
• En un papel milimetrado realice la gráfica de la fuerza en función de la
deformación del resorte (elongación) con los datos de la tabla 1 ubique los puntos
experimentales y trace la línea de tendencia que equidiste de ellos.
• En un papel milimetrado realice la gráfica del periodo en función de la masa
(elongación) con los datos de la tabla 2, ubique los puntos experimentales y trace
la línea de tendencia que equidiste de ellos.
• En un papel milimetrado realice la gráfica del voltaje en función del tiempo con
los datos de la tabla 3, ubique los puntos experimentales y trace la línea de
tendencia que equidiste de ellos.
• Elabore una tabla del periodo al cuadrado y grafique en función de la masa a partir
de los datos de la tabla 2.
• Empleando papel logarítmico grafique los datos consignados en la tabla 2 y
determine la pendiente geométrica de la recta y la ordenada al origen, establezca
la ecuación empírica del periodo en función de la masa.
• Empleando papel semi logarítmico grafique el voltaje en función del tiempo con
los datos de la tabla 3 y establezca la relación funcional entre dichas variables.
• Para trazar las líneas de tendencia con una línea continua no poligonal, use una
regla o una cercha, pida al docente que le explique su uso.
• Todas las gráficas deben ser elaboradas primero con lápiz y luego repasadas con
tinta.
7. CUESTIONARIO
a. En cada uno de los casos indique si la curva es lineal, potencial o exponencial.
b. Si la gráfica es una recta, ¿Qué representa la ordenada al origen en cada caso?
c. Si la gráfica es una recta, ¿Qué representa la pendiente en cada caso?
d. ¿Cuál es la ecuación empírica para cada gráfica?

GUIA DE PRÁCTICA
11
LABORATORIO DE FISICA1
Práctica No. 4
MÉTODO DE MÍNIMOS CUADRADOS
En este punto se debe realizar un listado o detalle del conocimiento requerido para
ingresar a la práctica.
2. COMPETENCIAS
El estudiante:
• Determina la recta que mejor se ajusta a los datos experimentales, empleando
el método de mínimos cuadrados
• Aprende a linealizar una curva aplicando logaritmos en base 10 o logaritmos
neperianos.
• Aprende a determinar las funciones empíricas.
3. EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS. -
2 Hojas papel mm 3
3 Calculadora científica 1
4 Lápiz o portaminas 1 Bien tajado
5 Micropuntas 0.5 mm 1
6 cerchas (reglas curvas francesas) 1 juego
4. TECNICA O PROCEDIMIENTO. –
La tabla 1 muestra los datos obtenidos de la posición y del tiempo en un experimento
de movimiento rectilíneo uniforme.
Tabla 1
I Tiempo t (s) Desplazamiento x(m)
1 0 0,30
2 0,02 0,44
3 0,04 0,53

GUIA DE PRÁCTICA
12
4 0,06 0,64
5 0,08 0,80
6 0,10 0,93
7 0,12 1,00
8 0,14 1,16
9 0,16 1,23
10 0,18 1,35
11 0,20 1,54
En un experimento de caída libre se miden las alturas para tiempos fijos, los datos se
registrados son los siguientes.
Tabla 2
Tiempo
t(s)
0 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
Posición
y(m)
0 0,05 0,20 0,45 0,80 1,25 1,80 2,45 3,00
Se analiza el proceso de descarga de un capacitor, se espera que el voltaje varié en el
tiempo de acuerdo a la siguiente función:
𝑉 = 𝑉0𝑒
1
𝑅𝐶
𝑡
A partir del experimento se obtienen los siguientes datos:
Tabla 3
tiempo
t(s)
Voltaje
V(Volts)
0 13
2,55 11
5,48 9
8,65 7
12,21 5
17,64 3
22,38 2
30,15 1
La práctica tiene una duración de dos periodos

GUIA DE PRÁCTICA
13
• Empleando el método de mínimos cuadrados determine la pendiente y la
ordenada al origen de la gráfica correspondiente a la tabla 1.
• Determine la función empírica y calcule los datos corregidos para la recta de
mínimos cuadrados y grafique.
• Aplique logaritmos en base 10 a ambas columnas de la tabla 2 y registre sus
datos en una nueva tabla.
• Repita los pasos 1 y 2 con los datos de la nueva tabla
• En la tabla 3 aplique logaritmos neperianos a la columna correspondiente a los
datos de voltaje y registre los valores obtenidos en una nueva tabla.
• Repita los pasos 1 y 2 con los datos de la nueva tabla
Tabla # 4 Tabla para el registro y procesamiento de los datos mediante el
método de mínimos cuadrados
𝑖 𝑥𝑖 𝑦𝑖 𝑥𝑖𝑦𝑖 𝑥𝑖
2
𝑦𝑖
2
𝐴 + 𝐵𝑦𝑖 𝛿𝑖
2
1
2
3
.
.
n
7. CUESTIONARIO

GUIA DE PRÁCTICA
14
Se ha llevado a cabo un experimento para investigar la dependencia con la temperatura
de la resistencia de un alambre de cobre. Un modelo común se representa por la
ecuación:
R = R0(1 + αT)
donde R es la resistencia a la temperatura T°C, R0 , es el valor de la resistencia a O°C,y
𝛼 es el coeficiente de temperatura de la resistencia. Las mediciones de R y T obtenidas
se dan en la tabla de abajo.
a. Utilizando el método de mínimos cuadrados, obtenga el mejor valor para la
pendiente y para la ordenada al origen (los encabezados sugeridos con los que se
pueden realizar los cálculos se dan en la primera parte de la tabla).
b. Obtenga el mejor valor de 𝛼 .
c. Evalúe la desviación estándar de la pendiente y de la ordenada al origen (los
encabezados sugeridos para esta parte de los cálculos se dan en la segunda parte
de la tabla).
calculo de los mejores valores de Ro
y 𝛼 cálculo de las desviaciones estandar usando los
mejores valores de Ro y alfa
X Y 𝑥𝑦 𝑥2
T°C R(Ω) TR 𝑇2
𝑅0𝛼𝑇
valor calculado
de R
𝛿𝑅(𝑅 𝑜𝑏𝑠
− 𝑅𝑐𝑎𝑙𝑐) (𝛿𝑅)2
10 12,3
20 12,9
30 13,6
40 13,8
50 14,5
60 15,1
70 15,2
80 15,9
∑ 𝑥 ∑ 𝑦 ∑ 𝑥𝑦 ∑(𝑥2) ∑(𝛿𝑦2)
(∑ 𝑥)
2
𝜎𝑦
d. De allí evalúe la desviación estándar de 𝛼
e. Enuncie el resultado final del experimento con el número apropiado de cifras
significativas.

GUIA DE PRÁCTICA
15
LABORATORIO DE FISICA I
Práctica No. 5
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME
La cinemática es el estudio del movimiento de los objetos sin considerar sus causas.
Los movimientos rectilíneos más simples son: movimiento rectilíneo uniforme y
movimiento rectilíneo uniformemente variado.
Cuando un objeto se mueve en línea recta recorriendo distancias iguales en tiempos
iguales, se dice que su movimiento es rectilíneo uniforme.
Sí ∆𝑥 = 𝑥 − 𝑥0 representa el desplazamiento y ∆𝑡 = 𝑡 − 𝑡0 representa el tiempo en
que ocurre ese desplazamiento, entonces
∆𝑥
∆𝑡
es constante y se conoce como velocidad
media, denotándose como 𝑣, es decir
𝑣 =
∆𝑥
∆𝑡
(1)
Despejando ∆𝑥 se puede escribir
∆𝑥 = 𝑣∆𝑡 (2)
O haciendo el desarrollo
𝑥 − 𝑥𝑜 = 𝑣(𝑡 − 𝑡0)
Si tomamos 𝑡0 = 0 obtenemos la ecuación de posición para el movimiento rectilíneo
uniforme:
𝑥 = 𝑥𝑜 + 𝑣 𝑡 (3)
Donde 𝑥𝑜es la posición inicial y 𝑣 es velocidad del objeto, de este modo:
𝑣 =
𝑑𝑥
𝑑𝑡
= 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒
Lo que significa que la aceleración en este movimiento es cero.
2. COMPETENCIAS
El estudiante aprende a:
• Realizar captura de datos empleando una computadora o un celular conectado a
un carro inteligente equipado con sensores de movimiento.
• Usar programas de computadora para interpretar datos.

GUIA DE PRÁCTICA
16
• El estudiante observará y analizará la relación entre velocidad, desplazamiento y
tiempo en el movimiento rectilíneo uniforme.
• El estudiante realizará gráficas de posición en función del tiempo
• El alumno estudiará el comportamiento de la velocidad media y determinará la
ecuación de movimiento.
Detalle por grupo de 4 estudiantes
1
Carril curvo con terminación
horizontal Pasco ME 5700 1 Unid.
2 Carro inteligente 1 Unid.
3
Computadora Tablet o celular con
el programa spark vue o capstone
Pasco 1 Unid.
4 Cronómetro 1 Unid.
5 Calculadora con funciones de estad. 1 Unid.
6 Papel milimetrado 1 Unid.
4. PROCEDIMIENTO
Advertencia. Debe tener un cuidado particular al realizar esta práctica porque el
carro podría salirse de la pista, por lo que un integrante del grupo debe situarse al
extremo inferior del carril, presto a agarrar el carro en caso extremo.

GUIA DE PRÁCTICA
17
Arma tu equipo y materiales como indica la figura y efectuar los siguientes
pasos:
Toma de datos manual.
• Marcar el punto P en el extremo superior de la riel Inclinada, desde donde
se libera el carro inteligente, a partir del reposo, durante todo el
experimento.
• Dividir con una regla el riel horizontal en 5 puntos (A, B, C, D, E)
separados por una distancia de 20 cm de punto a punto.
• Uno de los estudiantes debe soltar el carro del punto P, otro estudiante debe
estar preparado para accionar el cronómetro cuando pase por A y detenerlo
cuando llegue al punto B, luego repita el procedimiento para los puntos C,
D y E.
• Efectuar 4 medidas del intervalo de tiempo y hallar el promedio de tiempo
empleado por el carro al recorrer la distancia AB, AC, AD y AE.
Toma de datos automática.
• Encienda la computadora y abra el spark view o el capstone, abra el menú
de configuración del hardware.
• Encienda el carro presionando el botón que tiene en la parte lateral haga
click en la pantalla que muestra el carro y espere que el programa se
conecte con el sensor del carro.
• Active el sensor de posición y desactive los demás.
• Seleccione la plantilla de tabla y gráfico. En la tabla seleccionar tiempo y
posición. En el gráfico seleccione posición y tiempo para los ejes vertical
y horizontal respectivamente.
• Comience a grabar y un compañero libera al carrito, una vez que el carro
llega al final de la pista y rebota detenga la grabación, luego apague el carro
presionando un instante el botón de encendido y apagado.
5. TIEMPO DE DURACION DE LA PRÁCTICA. -
Registra todos tus datos en la siguiente tabla (toma de datos manual):

GUIA DE PRÁCTICA
18
𝑥 (𝑐𝑚) 𝑡1(𝑠) 𝑡2(𝑠) 𝑡3(𝑠) 𝑡4(𝑠) 𝑡̅(𝑠) 𝑣 (cm/s)
AB 20
AC 40
AD 60
AE 80
• Con los datos obtenidos en la computadora se debe elaborar la gráfica de la
posición en función del tiempo.
• ¿La gráfica será una recta o una curva?
• Empleando el método de mínimos cuadrados determine los parámetros A y B e
interprete que significado físico tienen.
7. CUESTIONARIO
a) ¿Qué tipo de comportamiento presentan los desplazamientos para intervalos
iguales y sucesivos?
b) ¿Cómo es la velocidad en este tipo de movimiento?
c) ¿Qué magnitudes físicas representan los parámetros A y B calculados?
d) ¿Cuáles son los valores de la velocidad obtenidos en los análisis:
𝑥 vs 𝑡
e) ¿Se verifica la relación teórica entre la posición y el tiempo para el MRU?

GUIA DE PRÁCTICA
19
Práctica No
6
MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO
1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO.
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), o movimiento
rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se
desplaza sobre una trayectoria recta por efecto de una aceleración constante.
También puede definirse como el movimiento que realiza una partícula que
partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante.
En mecánica clásica el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA)
presenta dos características fundamentales:
• La trayectoria es rectilínea
• La aceleración sobre la partícula es constante.
Sabiendo que la masa es constante, la aceleración que es constante tiene como causa
una fuerza resultante también constante. Determinado que:
• La velocidad varía linealmente respecto del tiempo.
• La posición varía según una relación cuadrática respecto del tiempo.
Bajo estas condiciones la velocidad en un momento dado es:
v = dx/dt y a = dv/dt
Integrando estas ecuaciones, se obtienen las siguientes relaciones:
V – Vo = at (1)
X = Vo t + ½at2
(2)
V2
– Vo
2
= 2ax (3)

GUIA DE PRÁCTICA
20
2. COMPETENCIA (S).
El estudiante estudiará y comprobará las características del movimiento uniformemente
acelerado, desde el punto de vista cinemático y conocerá e interpretará los gráficos de
este tipo de movimiento.
3. MATERIALES, REACTIVOS y EQUIPOS
MATERIALES Y EQUIPOS
Ítem Denominación Cant. Unid. Observaciones
2 Carril de colchón de aire 1,5 m 1 Unid.
3 Electroimán 1 Unid.
4 Sensor de polea 1 Unid.
5 Interface 1 Unid.
6 CPU incluya: teclado, ratón y monitor 1 Unid.
7 Deslizador 1 Unid.
8 Soplador de aire 1 Unid.
9 Masa de 5 gr. 1 Unid.
INSUMOS
1 Hilo de poliamida 2 m
4. PROCEDIMIENTO.
• Sujetar el electroimán y el sensor de polea en ambos extremos del carril. Colocar
una punta del hilo en una clavija con gancho del deslizador, el otro extremo pasa
por la polea y se colocan 10 g.
• Encender el soplador y nivelar el carril.
• Asegurarse de que el deslizador esté en contacto con el electroimán.
• Elegir la aplicación de MRUA en el programa y activar el sensor
• Realizar la corrida cliqueando en RUN del MRUA, luego clic en INICIO de la
interface (Desactiva el electroimán)
• Tabular los datos desplegados por el programa en las tablas de la hoja de
cálculos.

GUIA DE PRÁCTICA
21
• Repetir el procedimiento para la masa de 15 g.
5.- DURACION DE LA PRÁCTICA.
6.- MEDICION, CALCULOS Y GRAFICOS
• Tabular los datos desplegados por el programa MRUA en las tablas de Datos
para las masas de 10 y 15 grs.
• Graficar x = f (t), su linealizada Ln x = f ( Ln t )
• Encontrar la ecuación empírica
• Encontrar el valor de la aceleración basándose en los anteriores puntos
7.- CUESTIONARIO
a. Utilizando la ecuación 1 graficar v = f(t),encontrar su ecuación; que representa
la pendiente de este gráfico
b. Utilizando la ecuación 3 graficar v = f (x), que tipo de curva es.
c. Utilizando el gráfico x = f(t), encontrar el espacio recorrido para t = 1.6 seg.
d. Utilizando el gráfico v = f (t), encontrar el valor de la velocidad para t = 1.6 seg.

GUIA DE PRÁCTICA
22
PRACTICA Nº 6
MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMENTE ACELERADO
HOJA DE DATOS
Para una masa de 10 gramos: Para una masa de 15 gramos:
Integrantes:
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
t (s) x (mm)
1 0 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t (s) x (mm)
1 0 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8

GUIA DE PRÁCTICA
23
Práctica Nº 7
EQUILIBRIO DE VECTORES
A. EQUILIBRIO DE FUERZAS
A1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
Las cantidades vectoriales tienen magnitud, dirección y sentido; y obedecen las leyes
de Vectores. En cambio, las cantidades escalares solo tienen magnitud y obedecen a
las leyes de la aritmética ordinaria.
Dos vectores B
y
A


pueden sumarse gráficamente ya sea con el método del triángulo
o con la regla del paralelogramo. En el método del triángulo el vector resultante
B
A
R



+
= va del origen de A

a la punta de B

. En el método del paralelogramo, R

es la diagonal del paralelogramo que tiene a B
y
A


como sus catetos.
Método de descomposición de vectores. La componente Ax, del vector A

es igual a
su proyección a lo largo del eje x de un sistema de coordenadas, donde Ax =Acos θ.
De igual modo, la componente y, Ay, de A

es su proyección a lo largo del eje y, donde
Ay=A sen θ.
Si un vector A

tiene una componente x igual a Ax y una componente y igual a Ay, el
vector puede expresarse en forma de vectores unitarios como A = Axi + Ayj. En esta
notación, î es un vector unitario que apunta en la dirección x positiva y ĵ es un vector
unitario en la dirección y positiva. Como î y ĵ son vectores unitarios, | î | = | ĵ | = 1.
La resultante de dos o más vectores puede encontrarse descomponiendo todos los
vectores en sus componentes x y y, sumando sus componentes x y y resultantes y
usando después el teorema de Pitágoras para determinar la magnitud del vector
resultante. El ángulo que el vector resultante forma con el eje x puede encontrarse con
la función trigonométrica apropiada.
A2. COMPETENCIA

GUIA DE PRÁCTICA
24
El estudiante estudiará el equilibrio de vectores concurrentes, verificando el método
experimental con los métodos analítico y gráfico.
A3. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS
Detalle por Grupo de 4 estudiantes
2 Tablero de equilibrio de vectores 1 Unid.
3 Dinamómetros dif. Capac. (Newtons) 1 Unid.
4 Anillo metálico 1 Unid.
5 Clavija de sujeción 1 Unid.
A4. PROCEDIMIENTO.
• Elegir dos posiciones cualesquiera en el primer y segundo cuadrante para dos
dinamómetros (F1 y F2). Sujetarlos con las clavijas.
• Enganchar el anillo en los dos dinamómetros
• Enganchar el tercer dinamómetro (E), ubicarlo en el tercer o cuarto cuadrante
haciendo que el centro del anillo coincida con el origen de coordenadas.
• Leer los dinamómetros (F1, F2 y E) y los ángulos que forma cada fuerza con los
ejes coordenados x, y
• Repetir el procedimiento tres veces, variando en cada caso la posición de los
dinamómetros situados en el 1ª y 2ª cuadrante, procediendo para E según se
indica en el punto 3.

GUIA DE PRÁCTICA
25
• Cumplimentar estas lecturas en los formularios de la Hoja de Datos.
A5. DURACION DE LA PRÁCTICA
A6. MEDICION Y CALCULOS
Método Grafico:
Verifique la suma de los dos vectores obtenidos F1 y F2, hallando gráficamente
por el método del paralelogramo, la resultante y su dirección. (Graficar en papel
milimetrado).
Compare este resultado (E%), con el valor obtenido de la lectura del
Dinamómetro (Equilibrante)
Método analítico:
Calcular las componentes rectangulares de F1 (F1x, F1y) y F2 (F2x, F2y).
Calcular con estas componentes, la sumatoria de los vectores en los ejes x (Σ Fx
) y el eje y (Σ Fy ).
Calcular la Resultante de los vectores Σ Fx y Σ Fy y su ángulo de inclinación.
A7. CUESTIONARIO
a. Defina que es un vector.
b. Explique qué condiciones debe existir para que 3 vectores concurrentes se
encuentren en equilibrio.
c. Las magnitudes de dos vectores A y B son 5 y 2 unidades respectivamente.
Encuentre los valores más grande y más pequeño posibles para la magnitud de
su vector resultante.

GUIA DE PRÁCTICA
26
B. MOMENTO DE UNA FUERZA Y EQUILIBRIO
B1. CONOCIMIENTO TEORICO REQUERIDO
El torque o momento de fuerza es una magnitud vectorial cuya magnitud se define
como el producto del brazo de palanca por la fuerza normal aplicada
𝜏 = 𝑀 = 𝑏𝐹
Su dirección y sentido están dados por la regla de la mano derecha.
La palanca es una de las llamadas máquinas simples. Por lo general, se trata de una
barra recta o acodada, que puede girar alrededor de un eje y sobre la que pueden
actuar fuerzas externas al eje de giro. Cada fuerza provoca un giro, el cual es más
intenso si la fuerza aplicada (por ej el peso) es mayor y es mayor la distancia entre el
punto de aplicación de la fuerza y el eje de giro (longitud del brazo de palanca). La
palanca con el eje de giro ubicado en el punto O, sobre la que actúan las fuerzas F y
G, se encuentra en equilibrio si el par de giro que actúa a la izquierda es igual al que
actúa a la derecha (ley de la palanca: la fuerza multiplicada por el brazo de fuerza es
igual a la carga multiplicada por el brazo de carga). Para las fuerzas F, G y los brazos
de palanca L1, L2 es válido:
G ⋅ L1 = F ⋅ L2
Si el centro de rotación de la palanca se encuentra entre los dos puntos de aplicación
de las dos fuerzas, se habla de una palanca de dos brazos (Fig.1);
Si las dos fuerzas se encuentran en el mismo lado se habla de una palanca de un
brazo (Fig. 2).

GUIA DE PRÁCTICA
27
Un sólido rígido está en equilibrio de rotación, si la suma de momentos de fuerza o
torques sobre el cuerpo es cero.
∑ 𝜏
⃑ = 0
𝑖
Teorema de Varignon.- Para un sistema de fuerzas cualquiera, el momento producido
por la resultante del sistema de fuerzas respecto a un punto O, es igual a la suma de
los momentos producidos por cada una de las fuerzas componentes del sistema
respecto al mismo punto.
Centro de fuerzas paralelas. - Para un sistema de fuerzas paralelas, el centro de
fuerzas paralelas está definido como el punto de aplicación de la resultante del
sistema, las coordenadas de dicho punto están determinadas por la ecuación
siguiente:
B2. COMPETENCIA
• El estudiante determinará el momento de una fuerza respecto a un punto,
empleando palancas de dos brazos y un brazo para encontrar la relación funcional
entre el torque de una fuerza y la distancia entre el punto de aplicación y el eje de
rotación.
B3. EQUIPOS, MATERIALES Y REACTIVOS.
Detalle por Grupo de 4 estudiantes
2 Soporte universal 1 Unid.
3 Nuez y pivote de sujeción 1 Unid.
4 Varilla perforada de aluminio 1 Unid.
n
n
i
i
r M
M
M
M
M
M






+
+
+
+
=
= 
=
.........
3
2
1
1


=
=
= n
i
i
n
i
i
i
c
F
x
F
X
1
1

GUIA DE PRÁCTICA
28
5 Masas diferentes valores 1 Jgos
INSUMOS
1 Ganchos 5 Unid.
B4. PROCEDIMIENTO
I. palanca de dos brazos
1. Seleccione la posición del dinamómetro a 50 cm del eje y mantenga fija esa
posición
2. Seleccione una masa de 100 g y complete la tabla con los datos
correspondientes
𝑥1: Distancia del eje al dinamómetro
𝑥2: Distancia del porta pesas al eje de giro (tornillo)
Fdin = Fuerza que marca el dinamómetro
3. Repita la experiencia con las masas 200 g, y 300 g
Tabla 1 Datos de fuerza y torque para una masa de 100 g (palanca de dos brazos)
𝑥2 (cm) 15 20 25 30 35 40 45 50
Fdin (N)
𝜏1 = 𝑥1 × 𝐹𝑑𝑖𝑛
(𝑐𝑚 𝑁)
𝜏2 = 𝑥2 × 𝑚𝑔
(𝑐𝑚 𝑁)
Graficar torque en función de la distancia al eje
II. palanca de un brazo
4. Seleccione la posición del dinamómetro a 30 cm del eje y mantenga fija esa
posición
5. Repita los pasos 2 y 3.
Tabla 2 Datos de fuerza y torque para una masa de 100 g (palanca de un brazo)
𝑥2 (cm) 15 20 25 30 35 40 45 50
Fdin (N)
𝜏1 = 𝑥1 × 𝐹𝑑𝑖𝑛

GUIA DE PRÁCTICA
29
(𝑐𝑚 𝑁)
𝜏2 = 𝑥2 × 𝑚𝑔
(𝑐𝑚 𝑁)
B5. CUESTIONARIO
a. ¿Comparar los momentos de la izquierda con la sumatoria de momentos a la
derecha
b. ¿Qué factores afectaron para que exista un error?
c. ¿Qué es un sistema de fuerzas paralelas?
d. A partir de los datos de la tabla 2, ¿Qué conclusiones obtiene sobre el
momento?
e. ¿Cómo afecta a la determinación del torque que la fuerza aplicada no sea
perpendicular a la palanca?

GUIA DE PRÁCTICA
30
PRACTICA Nº 7
EQUILIBRIO DE VECTORES
HOJA DE DATOS
a) Primer Caso:
F1
[N]
F2
[N]
E
[N]
Θ1
º
Θ2
º
ΘE
º
b) Segundo Caso
F1
[N]
F2
[N]
E
[N]
Θ1
º
Θ2
º
ΘE
º
c) Tercer Caso
F1
[N]
F2
[N]
E
[N]
Θ1
º
Θ2
º
ΘE
º
Integrantes:
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………

GUIA DE PRÁCTICA
31
Práctica Nº 8
SEGUNDA LEY DE NEWTON
La fuerza actuante, sobre una partícula, mostrada en la siguiente figura
Donde:
as = aceleración del sistema
md = masa del deslizador
mc = masa que cuelga
Fc = fuerza que cuelga
T = tensión
g = gravedad = 980 cm/s2
ms = masa del sistema = (md + mc)
está definida como el cambio del momento lineal respecto del tiempo.
F = dP/dt
Donde: P = mv
Siendo P un vector que tiene la misma dirección que el vector velocidad instantánea
V; por tanto:
∑ 𝐹 = 𝑚 𝑑𝑣/𝑑𝑡

GUIA DE PRÁCTICA
32
pero dv/dt = a
luego: ∑ 𝑭 = 𝒎 𝒂
La máquina de Atwood es un equipo de laboratorio inventado por el inglés George
Atwood para verificar las leyes mecánicas del movimiento uniformemente acelerado
y consiste en dos masas, m1 y m2, que cuelgan verticalmente conectadas por una
cuerda ideal que pasa a través de una polea ideal, como se muestra en la figura.
• Cuando, m1 = m2 la máquina está en equilibrio neutral sin importar la posición
de los pesos.
• Cuando m2 > m1, ambas masas experimentan una aceleración uniforme.
Como todo sistema en movimiento, obedece la segunda Ley de Newton (𝐹 = 𝑚𝑎),
aplicando este concepto a las dos masas del sistema de la Fig.

GUIA DE PRÁCTICA
33
Asumiendo un movimiento con aceleración constante, el desplazamiento en función
del tiempo está dado por:
𝑦 =
1
2
𝑎𝑡2
2. COMPETENCIA (S).
El estudiante demostrará experimentalmente la Segunda Ley de Newton partiendo de
las relaciones:
• Aceleración en función de la fuerza
• Aceleración en función de la masa
3. MATERIALES, REACTIVOS Y EQUIPOS
2 Carril de baja fricción 1,5 m 1 Unid.
3 Electroimán 1 Unid.
4 Sensor de polea 1 Unid.
5 Interface 1 Unid.
6 CPU incluya: teclado, ratón y monitor 1 Unid.
7 Deslizador 1 Unid.
8 Soplador de aire 1 Unid.
9 Masa de 5, 10, 500 y 100 gr. 1 Jgo.
10 Regla de 50 cm 1 Unid.
INSUMOS
g
m
m
m
m
a
a
m
m
g
m
m
a
m
g
m
T
a
m
T
g
m

+
−
=
+
=
−
=
−
=
−
)
(
)
(
)
(
)
(
2
1
2
1
2
1
2
1
2
2
1
1

GUIA DE PRÁCTICA
34
1 Hilo de poliamida 2 m
4. PROCEDIMIENTO.
Aceleración directamente proporcional a la Fuerza
as  Fc ; ms = constante
• Sujetar el deslizador al electroimán.
• Colocar mc = 5 g de masa que cuelga del hilo y 10g sobre el deslizador (md+10g).
• Elegir la aplicación de MRUA en el programa.
• Encender el soplador,
• Activar el sensor de polea y realizar la corrida. (Reset en Interface, Inicio del
MRUA e inicio de la Interface, en ese orden)
• Tabular los datos desplegados por el programa.
• Repetir el procedimiento con mc =10 g y mc =15 g. que cuelguen del hilo y md+5g.
y md+0 g en el deslizador para mantener la masa del sistema constante
• Tabular los datos desplegados por el programa en las tablas de la hoja de cálculos.
Aceleración inversamente proporcional a la Masa.
as  1/ms ; Fc = constante
• Para mantener la fuerza constante, debemos colocar como masa que cuelga 10 g.
(mc = 10g), en las tres corridas
• Sujetar el deslizador al electroimán.
• Colocar md+0 g en el deslizador para la primera corrida.
• Elegir la aplicación de MRUA en el programa.
• Encender el soplador, activar el sensor de polea y realizar la corrida (Reset en
Interface, Inicio del MRUA e inicio de la Interface, en ese orden).
• Tabular los datos desplegados por el programa en la hoja de cálculos.
• Repetir el procedimiento con md+50 y md+100 g de masa en el deslizador.
4. DURACION DE LA PRÁCTICA
5. MEDICIONES, CALCULOS Y GRAFICOS. -

GUIA DE PRÁCTICA
35
Aceleración directamente proporcional a la fuerza
• En base a las tablas, de la hoja de datos, graficar as = f·(FC), para masa
constante.
• Linealizar y obtener la ecuación empírica.
• calcular las aceleraciones de manera similar a la Practica Nº 7 (MRUA), por
dinámica.
• Calcular las aceleraciones usando cinemática.
• Comparar ambas aceleraciones según.
%𝜺 =
⃓𝒂(𝒑𝒓𝒂𝒄𝒕𝒊𝒄𝒂) + 𝒂 (𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒂)
𝒂 (𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐)
× 100
Aceleración directamente proporcional a la masa
• En base a las tablas, de la hoja de datos, graficar as = f·(md), para fuerza
constante.
• Determine la ecuación empírica empleando el método de mínimos cuadrados.
• Calcular las aceleraciones de manera similar a la Practica Nº 6 (MRUA), por
dinámica.
• Calcular las aceleraciones usando cinemática
• Comparar ambas aceleraciones según.
%𝜺 =
⃓𝒂(𝒑𝒓𝒂𝒄𝒕𝒊𝒄𝒂) + 𝒂 (𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒂)
𝒂 (𝒕𝒆ó𝒓𝒊𝒄𝒐)
× 100
7.- CUESTIONARIO.
a. ¿Cómo es el gráfico de a = f (Fc) para m = cte., obtenido?
b. ¿Qué representa la pendiente de este gráfico?
c. ¿Cómo es el gráfico a = f (m) para Fc = cte.?
d. ¿Qué diferencia existe entre los dos gráficos obtenidos?

GUIA DE PRÁCTICA
36
PRACTICA Nº 8
SEGUNDA LEY DE NEWTON
HOJA DE DATOS
A) Para la Aceleración directamente proporcional a la Fuerza:
B) Para la Aceleración inversamente proporcional a la Masa:
Integrantes:
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
t[s] x[mm]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t[s] x[s]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t[s] x[mm]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t[s] x[mm]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t[s] x[mm]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8
t[s] x[cm]
1 0
2 0.2
3 0.4
4 0.6
5 0.8
6 1
7 1.2
8 1.4
9 1.6
10 1.8

GUIA DE PRÁCTICA
37
Práctica Nº 9
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN
La fuerza de fricción tiene su origen en las imperfecciones que existen entre dos
superficies, debido a que se opone al movimiento de una superficie sobre otra.
La fuerza de fricción entre dos superficies sólidas es un tópico amplio y complicado,
generalmente se emplean tres reglas empíricas para su descripción. La fuerza de
fricción es:
• Independiente del área de la superficie en contacto.
• Proporcional a la fuerza normal, donde la constante de proporcionalidad es
definida como el coeficiente de fricción.
• Independiente de la velocidad de deslizamiento.
Matemáticamente está definida por la ecuación:
𝑓
𝑟 = 𝜇𝑁
𝑜
𝜇 =
𝑓
𝑟
𝑁
dónde:
𝒇𝒓: Fuerza de fricción
𝜇: Coeficiente de fricción (adimensional)
𝑁: fuerza Normal
Cuando al bloque se le aplica una fuerza 𝐹 paralela a las superficies en contacto y no
se produce un movimiento, entonces la fuerza aplicada es equilibrada por la fuerza de
fricción estática, si la magnitud de la fuerza aplicada se incrementa, 𝑓
𝑟 se incrementa
hasta un valor máximo dado por:
𝑓
𝑟𝑠
= 𝜇𝑠𝑁 ⟹ Fricción estática
Experimentalmente la fuerza de fricción estática máxima es igual a la mínima fuerza,
paralela al plano, necesaria para apenas poner al bloque en movimiento.
Cuando el bloque inicia su movimiento, existe una fuerza que se opone a dicho
movimiento, está es la fuerza de fricción cinética.

GUIA DE PRÁCTICA
38
𝑓𝑟𝑘
= 𝜇𝑘𝑁 ⟹ Fricción cinética
Aplicando la segunda ley de Newton tenemos:
𝐹 − 𝑓
𝑟𝑘
= 𝑚𝑎
Pero si la fuerza aplicada se reduce al punto que el bloque se mueva con velocidad
constante
𝐹 = 𝑓
𝑟𝑘
= 𝜇𝑘𝑁
De modo general para un par de superficies dado 𝜇𝑘 < 𝜇𝑠
Para determinar el coeficiente 𝜇𝑠 podemos utilizar el método del plano inclinado:
Haciendo la sumatoria de fuerzas para el equilibrio:
Pero:
𝑓𝑟𝑠
= 𝜇𝑠𝑁
Entonces:
𝜇𝑠𝑁 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃
Remplazando la Normal:
𝜇𝑠𝑚𝑔 𝑐𝑜𝑠 𝜃 = 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃
𝜇𝑠 =
𝑠𝑒𝑛 𝜃
𝑐𝑜𝑠 𝜃
= 𝑡𝑔 𝜃
Por tanto, al inclinar gradualmente el plano llegará un momento en que el cuerpo
tendrá movimiento inminente, entonces se medirá el valor del ángulo para calcular
el valor del coeficiente de fricción estática.


mgsen
F
mgsen
F
F
s
s
r
r
x
=
=
−
=

0
0


cos
0
cos
0
mg
N
mg
N
FY
=
=
−
=


GUIA DE PRÁCTICA
39
2. COMPETENCIA (S).
El estudiante determina los coeficientes de fricción estática y cinética entre dos
superficies conocidas en forma experimental.
1 Calculadora con funciones de
estadistica.
1 Unid.
2 Soporte universal 1 Unid.
3 Nuez con pivote de soporte 1 Unid.
4 Plano inclinado de acero
inoxidable
1 Unid.
5 Plano inclinado de madera 1 Unid.
6 Bloque de fricción 1 Unid.
7 Regla de 50 cm 1 Unid.
8 Polea e hilo 1 unid
9 Masas adicionales 3 unid
8 Transportador 1 unid Del estudiante
4. PROCEDIMIENTO
I DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN ESTÁTICO
(MÉTODO DEL PLANO INCLINADO)
• Colocar el bloque echado sobre su superficie mayor en el plano inclinado
• Regular la altura del gancho en el soporte universal, hasta que el objeto esté a
punto de deslizarse, en ese punto golpee ligeramente el plano inclinado para
que el bloque comience a deslizar.
• Medir la base (L) y la altura (H) para determinar:
𝜇𝑠 = 𝑡𝑔 𝜃 =
𝐻
𝐿
• Calcular la fuerza de fricción estática
• Repetir el procedimiento para todas las superficies de contacto
• Anotar los datos obtenidos en las tablas de la hoja de datos.

GUIA DE PRÁCTICA
40
II DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN CINÉTICO
• Determine la masa del bloque de fricción y registrar el dato en el cuaderno de
laboratorio.
• Limpie cuidadosamente la superficie de su mesón de trabajo y del bloque para
evitar que puedan existir polvo o partículas extrañas que afecten sus medidas
• Asegure un extremo de la cuerda al bloque y el otro extremo al dinamómetro
del cual se cuelga la masa necesaria para dar al sistema una velocidad
constante, cuidando que la cuerda pase por la garganta de la polea.
• Apoye el bloque de fricción sobre su lado de mayor superficie y cuide que la
cuerda esté paralela a la superficie del mesón.
• Incremente la masa del bloque y coloque una nueva masa que cuelga
garantizando siempre que el sistema se mueva con velocidad constante.
• Repita el proceso y registre en cada caso la fuerza aplicada.
5. DURACION DE LA PRÁCTICA.
6. MEDICION, CALCULOS Y GRAFICOS.
• Con los valores promedios obtenidos y apuntados en la tabla Datos, calcular
el coeficiente de rozamiento
s = H/L
• Con s calcular la Fuerza de fricción estática para cada caso. 𝐹𝑟𝑠
= 𝜇𝑠𝑁
• Grafique la fuerza aplicada en función de la fuerza normal para el caso B

GUIA DE PRÁCTICA
41
7.- CUESTIONARIO
a. La fuerza de rozamiento o fricción ¿depende del área de las superficies en
contacto?
b. ¿Cómo explica usted el origen de la fricción?
c. ¿Qué sugiere usted para aminorar el valor de la fuerza de fricción entre dos
superficies?
d. Muestre algebraicamente que 𝜇𝑘 = 𝑡𝑎𝑛𝜃 cuando el bloque desliza hacia abajo del
plano inclinado con velocidad constante.
e. Suponga que la masa es forzada a moverse hacia arriba del plano inclinado con
velocidad constante mediante una masa que cuelga de una cuerda que pasa a través
de una polea.
Encuentre una expresión para el coeficiente de fricción cinética en este caso en
función de la masa suspendida, la masa del bloque y el ángulo de inclinación
(asuma una polea ideal)

GUIA DE PRÁCTICA
42
PRACTICA Nº 9
DETERMINACIÓN DEL COEFICIENTE DE FRICCIÓN
HOJA DE DATOS
Superficie de contacto…………………… Superficie de contacto …………………
H
cm
L
cm
Superficie de contacto…………………… Superficie de contacto ………………..
Integrantes:
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
H
cm
L
cm
H
cm
L
cm
H
cm
L
cm

GUIA DE PRÁCTICA
43
LABORATORIO DE FÍSICA I
Práctica No. 10
CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA
Se libera un móvil desde el reposo en una pista con un perfil curvo y una sección
recta y se miden las velocidades del coche en varios puntos a lo largo de la pista
utilizando un programa computarizado especializado conectado a un carro
inteligente. La energía potencial se calcula a partir de la altura medida y la energía
cinética se calcula a partir de la velocidad. La energía total se calcula para dos puntos
en la pista y se compara.
La altura desde la que el coche debe ser liberado desde el reposo para simplemente
descender por el carril curvo a partir de la conservación de. La energía total (E) del
coche es igual a su energía cinética (K) y su energía potencial (U).
𝐸 = 𝐾 + 𝑈 =
1
2
𝑚𝑣2
+ 𝑚𝑔ℎ
donde m es la masa del coche y v es la velocidad del coche, g es la aceleración
debido a la gravedad y h es la altura del coche por encima de la posición donde se
define la energía potencial como cero.
Energía potencial gravitacional para movimiento en una trayectoria curva
Cuando un objeto se mueve a lo largo de una trayectoria inclinada o curva
actúa la fuerza gravitacional 𝑤
⃑⃑⃑ = 𝑚𝑔
⃑ si se desprecia cualquier otra fuerza

GUIA DE PRÁCTICA
44
el trabajo efectuado por la fuerza gravitacional durante este desplazamiento está dado
por:
𝑊 = ∫ 𝑤
⃑⃑⃑. 𝑑𝑟
⃑ = ∫ 𝑚𝑔𝑗.
̂ (𝑑𝑥𝑖̂ + 𝑑𝑦𝑗̂) = 𝑚𝑔ℎ
El trabajo efectuado por la gravedad es el mismo que si el cuerpo se hubiera desplazado
verticalmente una distancia h, sin desplazamiento horizontal. Esto se cumple para cada
segmento, así que, aun si la trayectoria de un cuerpo entre dos puntos es curva, el trabajo
total efectuado por la gravedad depende sólo de la diferencia de altura entre esos dos
puntos. Este trabajo no se ve afectado por ningún movimiento horizontal que pueda darse.
Por lo tanto, podemos usar la misma expresión para la energía potencial gravitacional, sea
la trayectoria del cuerpo recta o curva.
Si solo se toma en cuenta la presencia de fuerzas conservativas la ley de conservación de
la energía se puede expresar:
Energía mecánica inicial = Energía mecánica en otro instante
𝐸0 = 𝐸
𝐾0 + 𝑈0 = 𝐾 + 𝑈
1
2
𝑚𝑣0
2
+ 𝑚𝑔ℎ0 =
1
2
𝑚𝑣2
+ 𝑚𝑔ℎ
2. COMPETENCIAS
El estudiante:
• Podrá verificar la ley de conservación de la energía mecánica empleando un
carro deslizador que se desplaza a lo largo de un carril curvo donde los efectos
de la fricción son despreciables.
• Analizará la variación de la energía cinética en función de la energía potencial
gravitacional.

GUIA DE PRÁCTICA
45
Íte
m DENOMINACIÓN
Cantida
d
Unida
d Observaciones
1 Carril curvo ME 5700 Pasco 1 pza
2 Carro inteligente 1 pza
3 Programa spark vue o capstone 1 pza
4 Calculadora 1
6 Lapiz 1
7 Papel milimetrado 1 Hoja
4. PROCEDIMIENTO
Advertencia. Debe tener un cuidado particular al realizar esta práctica porque el
carro podría salirse de la pista, por lo que un integrante del grupo debe situarse al
extremo inferior del carril, presto a agarrar el carro en caso extremo.
Montaje del experimento
• Arme el carril como se ve en la figura cuidando que la parte final este nivelada,
para nivelar puede usar un carro experimental colocado en la parte central este
no debe moverse.
• Empleando la balanza determine la masa del carro
Relación entre Energía Potencial Gravitacional y Energía cinética
• En el programa spark vue o en el capstone crear la gráfica de velocidad en
función del tiempo, comience a registrar los datos en la computadora y suelte el
carro desde una altura definida de la parte curva, teniendo cuidado que el carro
no se salga del carril por exceso de velocidad.
• Repita el proceso al menos 5 veces
6. MEDICIÓN, CALCULOS Y GRAFICOS. –
• Realice las mediciones con el máximo cuidado posible evitando errores
personales y registre sus resultados en la tabla 1.

GUIA DE PRÁCTICA
46
Tabla 1 datos experimentales.
i Tiempo
t (s)
altura
h(m)
velocidad
v (m/s)
Energía
Potencial
U (J)
Energía
cinética
K (J)
Energía
Mecánica
E (J)
1
2
3
4
.
.
• Calcule la energía potencial gravitacional y la energía cinética cada 0.5 s y
registre en la tabla.
• Realice las gráficas de la energía potencial energía cinética y energía mecánica
en función del tiempo
7. CUESTIONARIO. –
a. ¿Cómo varían los valores obtenidos para la energía potencial del carro a
medida que este va descendiendo por la superficie curva?
b. ¿Cómo varían los valores experimentales de la energía cinética a medida que el
carro desciende por el carril?
c. ¿Qué relación hay entre la energía potencial al inicio y la energía cinética al
llegar a la parte plana?
d. ¿Los datos obtenidos en el experimento muestran que la energía mecánica se
conserva? justifique su respuesta

GUIA DE PRÁCTICA
47
UNIVERSIDAD DEL VALLE
LABORATORIO DE FÍSICA I
Práctica No. 11
CONSERVACIÓN DEL MOMENTO LINEAL
La cantidad de movimiento es una magnitud vectorial que se determina al multiplicar
la masa de un cuerpo por su velocidad. También se la llama ímpetu o momento (del
término latino momentum que significa movimiento).
𝑝
⃑ = 𝑚𝑣
⃑
Podemos definir una colisión como una interacción entre dos cuerpos que tiene lugar
mediante fuerzas de interacción muy intensas que actúan durante un intervalo de
tiempo relativamente corto. De esta manera es posible despreciar otras fuerzas
externas (como el rozamiento o el peso.)
Durante una colisión de dos cuerpos o partículas, la cantidad de movimiento del
sistema formado por los dos cuerpos se conserva. La conservación de la energía
cinética determina el tipo de colisión: elástica o inelástica.
Se dice que una colisión es perfectamente elástica, si la energía cinética, antes y
después de la colisión, es igual. Esto sucede únicamente entre partículas a nivel
atómico. La colisión entre dos bolas de billar se considera perfectamente elástica.
Cuando la energía cinética después de la colisión es menor que la energía inicial, se
considera inelástica. Cuando los dos cuerpos permanecen unidos después de la
colisión se dice que la colisión es perfectamente inelástica.
Colisiones elásticas. En una dimensión, el principio de conservación del momento
establece que:
𝑚1𝑣1𝑖 + 𝑚2𝑣2𝑖 = 𝑚1𝑣1𝑓 + 𝑚2𝑣2𝑓
Y la conservación de la energía cinética dice que:
1
2
𝑚1𝑣1𝑖
2
+
1
2
𝑚2𝑣2𝑖
2
=
1
2
𝑚1𝑣1𝑓
2
+
1
2
𝑚2𝑣2𝑓
2
Combinando las dos ecuaciones, podemos obtener que la velocidad relativa antes es
igual a la velocidad relativa después de la colisión.
𝑣1𝑖 − 𝑣2𝑖 = 𝑣2𝑓 − 𝑣1𝑓
Colisiones inelásticas.

GUIA DE PRÁCTICA
48
Al quedar las masas unidas, la velocidad con la que se mueven es igual. La
conservación del momento queda expresada de la siguiente manera:
𝑚1𝑣1𝑖 + 𝑚2𝑣2𝑖 = (𝑚1 + 𝑚2) 𝑣𝑓
Y en este caso, la energía cinética se transforma en calor durante la colisión. Se define
como el coeficiente de restitución “e” a la razón, cambiada de signo, de la velocidad
relativa antes y después de la colisión.
𝑒 =
𝑣2𝑓 − 𝑣1𝑓
𝑣1𝑖 − 𝑣2𝑖
2. COMPETENCIAS
El alumno con esta práctica podrá:
• Explorar cualitativamente la conservación del momento en colisiones elásticas e
inelásticas
• Describir las principales características de movimiento.
• Describir las principales características de colisiones elásticas e inelásticas.
1 Carros inteligentes Pasco 2 pza
2 Carril rectilíneo (60 cm) 1 pza
3 Software (spark vue) 1 paquete
4 Celular o computadora 1 máquina
5 Calculadora 1 máquina
6 Cuaderno de laboratorio 1 pza
7 Lápiz 1 pza
8 Balanza 1
9 Masas adicionales (250 g) 2
4. PROCEDIMIENTO
Montaje experimental
• Armar y nivelar el carril, colocar un carro en reposo y se le da un pequeño
impulso en ambas direcciones y verificar que el carro no experimente una
aceleración considerable.

GUIA DE PRÁCTICA
49
• Determine la masa de cada carro con la balanza.
• En el programa spark vue o en el capstone crear gráficas de velocidad en función
del tiempo tanto para el carro rojo como para el azul.
• Verificar que el signo de la velocidad para ambos móviles sea positiva hacia la
derecha.
EXPLOSIONES
A. Carros con masas iguales
1. Comprimir el resorte de uno de los carros hasta la posición 2 y colóquelos uno en
contacto con el otro al centro del carril.
2. Inicie el registro y dispare el lanzador con un golpecito.
3. Detenga el registro una vez que los carros alcancen el final de la pista.
4. Use la herramienta multi coordenadas en la gráfica de velocidad en función del
tiempo para buscar la velocidad tanto del carro azul como del rojo justo después
de la explosión.
B. Carros con masas diferentes

GUIA DE PRÁCTICA
50
Mida dos masas adicionales, colóquelas en uno de los carros y repita los pasos 1 al 4.
COLISIÓN COMPLETAMENTE INELÁSTICA
Emplear el parachoques de velcro para colisiones inelásticas.
A. Carros de masas iguales.
1. Coloque el carro rojo frente al carro azul con el velcro en la parte frontal como se
ve en la figura superior.
2. Debido a que estamos invirtiendo el carro rojo, para mantener el mismo marco
de referencia, abra el Resumen de datos y haga clic en el botón de propiedades
junto al sensor de posición del carro inteligente rojo y seleccione Cambiar signo.
3. Comience a registrar y empuje al carro rojo hacia el carro azul. Detenga el
registro antes de que cualquiera de los carros llegue al final de la pista.
4. En el gráfico de velocidad versus tiempo, encuentre la velocidad del carro rojo
justo antes y justo después de la colisión. Si es necesario se puede ampliar la
zona de interés en el gráfico.
5. La velocidad inicial del carro azul es cero y su velocidad final es la misma que la
del carro rojo porque se pegan.
B. Carros con diferente masa.
1. Coloque la masa adicional en el carro azul.
2. Repita el procedimiento de la parte A

GUIA DE PRÁCTICA
51
COLISIONES ELÁSTICAS.
Emplee el parachoques magnético para colisiones elásticas
A. Carros de masas iguales
1. Coloque los carros rojo y azul en reposo en la pista, como se muestra arriba, con
los parachoques magnéticos uno frente al otro. Ahora el carro rojo está en la
dirección positiva original y el carro azul se ha invertido así que abra el Resumen
de datos y haga clic en el botón de propiedades junto al sensor de posición del
carro inteligente rojo y anule la selección de Cambiar signo y abra las
propiedades del sensor de posición del carro inteligente azul y seleccione
Cambiar signo.
2. Coloque los carros rojo y azul en reposo en la pista, con los parachoques
magnéticos uno frente al otro.
3. Comience a grabar y empuje al carro rojo hacia el carro azul.
4. Detenga la grabación antes de que cualquiera de los carros llegue al final de la
pista.
5. En el gráfico de velocidad versus tiempo, encuentre la velocidad del carro rojo
justo antes y justo después de la colisión. Puede ser útil expandir el gráfico, para
ver solo el área de interés.
6. La velocidad inicial del carro azul es cero, encuentre su velocidad después de la
colisión.
B. Carros con diferente masa.
1. Coloque la masa adicional en el carro azul.
2. Repita el procedimiento de la parte A
• Calcular el impulso inicial y final para cada carro para cada una de las colisiones.
• Calcule la diferencia porcentual entre el impulso inicial total y el impulso final
total para cada colisión.

GUIA DE PRÁCTICA
52
𝑑𝑖𝑓𝑒𝑟𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 % =
𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠 − 𝑝𝑑𝑒𝑠𝑝𝑢𝑒𝑠
𝑝𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠
𝑋100
• Calcular la energía cinética inicial y final para cada carro para cada una de las
colisiones.
• Calcula el porcentaje de la energía cinética total perdida por cada colisión.
MOMENTO TOTAL Y ENERGÍA TOTAL.
• Realice los siguientes cálculos:
𝑝𝑡𝑜𝑡 = 𝑚1 𝑣1 + 𝑚2𝑣2
𝐸𝑡𝑜𝑡 = 𝐸𝐶1 + 𝐸𝐶2 =
1
2
𝑚1𝑣1
2
+
1
2
𝑚2𝑣2
2
• Grafique 𝑝𝑡𝑜𝑡 en función del tiempo y 𝐸𝑡𝑜𝑡 en función del tiempo.
• Examine los gráficos para ver lo que sucede antes, durante y después de las
colisiones. Mire cada tipo de colisión y registre sus observaciones. Tendrá
que cambiar las masas en los cálculos cuando observe las colisiones de masas
diferentes.
7. CUESTIONARIO
En general, ¿qué aprendiste sobre la conservación del impulso y la energía cinética
en diferentes tipos de colisiones?
a. ¿Se conserva el momento para todo tipo de colisiones?
b. ¿Se conservó la velocidad total para todas las colisiones?
c. ¿Se conserva la energía para todo tipo de colisiones?
d. ¿De dónde salió la energía cinética extra en las explosiones?
e. ¿Qué sucede con la energía cinética inicial que se pierde en una colisión?

GUIA DE PRÁCTICA
53
Práctica Nº 12
DETERMINACIÓN DEL MOMENTO DE INERCIA
La dinámica de rotación estudia los movimientos de rotación de estos sólidos en
relación con las fuerzas que los provocan o que se les aplican.
Entonces la velocidad angular de rotación está relacionada con el Momento Angular.
Para producir una variación en el momento angular es necesario actuar sobre el sistema
con fuerzas que ejerzan un momento de fuerza. La relación entre el momento de las
fuerzas que actúan sobre el sólido y la aceleración angular se conoce como Momento
de Inercia (I) La energía cinética de rotación se escribe:
𝐸𝑐 =
1
2
𝜔(𝐼 · 𝜔)
APLICANDO LA CONSERVACION DE LA ENERGIA:
Para el sistema de la figura:
R1
R2
R1
R2
m1
m1
m2
m2
h1
h2
V=0
V1
V2
ω
En t = 0 En t = t
• La masa m1 desciende una altura h1 en el tiempo t

GUIA DE PRÁCTICA
54
• La masa m2 asciende una altura h2 en el tiempo t
• La masa m1 incrementa su velocidad en v1 en el tiempo t
• La masa m2 incrementa su velocidad en v2 en el tiempo t
• La velocidad angular de la rueda es ω en el tiempo t
• El ángulo de giro en el tiempo t es θ
Entonces:
2
2
2
2
2
1
1
2
2
1
1
2
1
2
1
2
1

I
v
m
v
m
gh
m
gh
m +
+
+
=
Además:
𝑣1 = 𝜔𝑅1 𝑣2 = 𝜔𝑅2 ℎ1 = 𝜃𝑅1 ℎ2 = 𝜃𝑅2
APLICANDO DINAMICA:
R1
R2
m1
m2
α
a1
T1
m1g
a2
T2
m2g
T1 T2
Del diagrama de cuerpo libre:
1
1
1
1 a
m
T
g
m =
−
2
2
2
2 a
m
g
m
T =
−

I
R
T
R
T =
− 2
2
1
1
Ecuación de la conservación
de la Energía Mecánica

GUIA DE PRÁCTICA
55
Sabemos:
1
1 R
a 
=
2
2 R
a 
=
2. COMPETENCIA (S).
El estudiante determinará el momento de inercia I de una rueda partiendo de dos
enfoques distintos: Enfoque de la Conservación de la energía y Enfoque Dinámico.
Detalle por grupo de 4 estudiantes.
2 Equipo de dinámica de rotación 1 Unid.
4 Cronómetro 1 Unid.
5 Regla de 50cm 1 Unid.
INSUMOS
1 Hilo de poliamida 2 M
4. PROCEDIMIENTO.
• Armar el equipo, cuidando que la m1 sea ligeramente mayor a la m2
• Medir R1 y R2
• Medir la distancia h1
• Soltar la m1 y determinar el tiempo t
• Medir h2
• Repetir el procedimiento, 5 veces, para diferentes alturas de h1
5. DURACION DE LA PRÁCTICA

GUIA DE PRÁCTICA
56
6. MEDICION, CALCULOS Y GRAFICOS.
ENFOQUE POR CONSERVACION DE LA ENERGIA. -
Con los datos obtenidos proceder a:
• Calcular la aceleración a1 por el método de mínimos cuadrados.
• Calcular v1 y ω para el tiempo t
• Despejar el momento de inercia I de la ecuación de conservación de la energía
mecánica
• Calcular el momento de inercia.
ENFOQUE DINAMICO.
Con la aceleración a1 y los radios R1 y R2 determinar
la aceleración angular α y a2
• Determinar las tensiones T1 y T2
• Encontrar el momento de inercia I, a partir de las ecuaciones dinámicas
Obtenidos los momentos de inercia por ambos métodos, compararlas determinando %ε.
7. CUESTIONARIO.
a. ¿Como cambia la Energía Rotacional del disco?
b. Si existe una diferencia entre los momentos de inercia calculados, explique por qué
c. ¿Como varia la Energía Cinética de las masas m1 y m2?
d. ¿Qué es el Momento de Inercia?

GUIA DE PRÁCTICA
57
PRACTICA Nº 12
DETERMINACIÓN DEL MOMENTO DE INERCIA
HOJA DE DATOS
ENFOQUE DE LA CONSERVACION DE LA ENERGIA. -
ALTURA h1 [cm]
RADIO r1 [cm]
RADIO r2 [cm]
ALTURA h2 [cm]
TIEMPO t [s]
VELOCIDAD v1 [cm/s]
VELOCIDAD ANGULAR ω [rad/s]
VELOCIDAD v2 [cm/s]
MASA m1 [g]
MASA m2 [g]
MOMENTO DE INERCIA I [g cm2]
ENFOQUE DINAMICO
RADIO R1 [cm]
RADIO R2 [cm]
ACELERACION a1 [cm/s2
]
ACELERACION ANGULAR α [rad/s2
]
ACELERACION a2 [cm/s2
]
TENSION T1 [dinas]
TENSION T2 [dinas]
MASA m1 [g]
MASA m2 [g]
MOMENTO DE INERCIA I [g cm2
]
Integrantes:
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………
…………………………………………

RE-10-LAB-085 FISICA I v10.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a RE-10-LAB-085 FISICA I v10.pdf

Similar a RE-10-LAB-085 FISICA I v10.pdf (20)

Último

Último (20)

RE-10-LAB-085 FISICA I v10.pdf