LABORATORIO DE CINEMATICA DE UNA PARTICULA USANDO SOLIDWORKS MOTION

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Docente:
Ing. Dante Sipión Muñoz.
Asignatura: Mecánica Dinámica
Dinámica: Guía de laboratorio N°01
Facultad de Ingeniería
Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica

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1. Objetivos
2. Conceptos a afianzar
3. Técnicas experimentales
4. Equipo requerido
5. Marco teórico
6. Procedimiento.
7. Procesamiento de los datos, análisis y
resultados.
8. Pautas para la presentación del informe.
CONTENIDO

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1. Objetivos
1.1. OBJETIVOS GENERALES:
➢ Aplicar los comandos de Solidworks Motion en los estudios de casos de movimiento de
una partícula.
➢ Verificar experimentalmente algunas de las predicciones de los modelos, leyes y teorías
estudiados en sesiones previas.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
➢ Hallar los componentes de la velocidad y posición del lanzamiento de una esfera en un
sistema plano rectangular.
➢ Comparar este resultado experimental con el resultado propuesto por el modelo
cinemático estudiado en otras sesiones.
➢ Desarrollar habilidad en el uso de las técnicas de graficación y linealización del programa
Solidworks Motion que permiten encontrar experimentalmente la ecuación que relaciona
dos variables. En este caso las coordenadas (X, Y) de la trayectoria de la esfera que se
lanza.
PRÁCTICA EXPERIMENTAL N°01 – DINÁMICA
Componentes rectangulares: lanzamiento de una esfera

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2. Conceptos a afianzar
➢ Movimiento rectilíneo uniforme e uniformemente variado
de una partícula.
➢ Movimiento curvilíneo: Coordenadas rectangulares.
3. Técnicas experimentales
➢ Verificación del modelo computacional experimental y toma de datos experimentales.
➢ Procesamiento de la información obtenida para la obtención de los datos
experimentales.
➢ Determinación de las variables de interés y realización de gráficas en la herramienta de
Resultados de Solidworks Motion para comprobar la correspondencia entre los
resultados experimentales y el modelo teórico.
➢ Estimación y cálculo porcentual de error

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4. Equipo requerido
De parte del estudiante: Del laboratorio:
Guía del laboratorio. PC con el software
SolidWorks 2014 y su
programa integrado
SoliWorks Motion.
Libro de trabajo: Engineering Dynamics Labs
with SolidWorks Motion 2014
Cuaderno de notas/apuntes

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5. Marco teórico
➢ El movimiento de una partícula es
abordada observando y definiendo ciertos
parámetros físicos: trayectoria,
desplazamiento, velocidad, aceleración y
tiempo.
➢ Para esto, se define un sistema de
referencia para el análisis. La partícula, a
pesar de ser un punto material, puede
realizar su movimiento en un sistema plano
o tridimensional. No obstante, al definir un
marco de referencia de un espectador, este
puede observa el movimiento de la
partícula en un sistema plano.
➢ El sistema plano para el análisis puede ser
en coordenadas rectangulares o polares. Es
la experticia del investigador definir en cuál
sistema trabajar para poder modelar
correctamente el movimiento y estudio de
la partícula.

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5. Marco teórico
➢ Referente al movimiento plano
de una partícula como un
proyectil, las componentes de la
aceleración son:
➢ Se puede observar que las ecuaciones que
definen las coordenadas x y y de un proyectil
en cualquier instante son las ecuaciones
paramétricas de una parábola. Por lo tanto, la
trayectoria de un proyectil es parabólica. Sin
embargo este resultado deja de ser válido
cuando se toma en cuenta la resistencia del
aire o la variación con la altura de la
aceleración de la gravedad.
➢ Si el proyectil se lanza desde un
sistema plano XY desde el origen
O, se tiene:

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6. Procedimiento.
6.1. El problema a ser modelo
computacionalmente consiste en
el lanzamiento de una esfera de
20 cm de diámetro con una
velocidad inicial de 5 m/s con
una pendiente inicial de 45°
6.2. Se analizará con ayuda del
programa SolidWorks Motion los
valores de la velocidad y la
desplazamiento de la esfera en
un plano rectangular hasta un
tiempo t= 1 segundo

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6. Procedimiento.
6.3. Siguiendo las fórmulas establecidas en el marco teórico, y considerando las
condiciones iniciales del sistema para t=1 s, la velocidad y el desplazamiento serán:

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6. Procedimiento.
6.4. Modelar el problema siguiendo el procedimiento indicado en el libro Engineering
Dynamics Labs with SolidWorks Motion 2014, Sección 1.1 (paginas del 5 al 19). Como
apoyo visual, puede emplearse el video tutorial en el enlace web:
https://www.youtube.com/watch?v=R1AW-uRLy8o

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7. Procesamiento de los datos, análisis y
resultados.
7.1 Realice los mismos pasos para analizar los siguientes casos:
Caso 01: Una esfera alcanza una altura máxima y=15 m en un tiempo t=3.5s.
Asimismo, el alcance horizontal de la partícula es de 40m cuanto y=0 m.
Realice la simulación del movimiento para un tiempo total t=5s
Caso 02: Una esfera se lanza con una velocidad inicial de 90 ft/s y ángulo de
inclinación de 35°, a un blanco ubicado por encima de su coordenada inicial de
referencia y a una distancia horizontal de 1500 ft. Realice la simulación del
movimiento para un tiempo total hasta el instante de contacto del blanco.
7.2. Tabule los valores de la posición, velocidad y aceleración en las
coordenadas x e y, empleando la hoja CSV exportada del programa. Emplee el
cuadro adjunto.
Coordenada Medida Teórico Experimental Error % Teórico Experimental Error %
Posición
Velocidad
Aceleración
Posición
Velocidad
Aceleración
Caso 01
X
Y
Caso 02

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7. Procesamiento de los datos, análisis y
resultados.
7.3. Procese y adjunte las gráficas de cada uno de los casos experimentales
obtenidos con el programa SolidWorks Motion (posición, velocidad,
aceleración).
7.4. Realice el análisis de los valores obtenidos de manera experimental
(software) y los valores teóricos calculados.
7.4. Basándose en los valores procesados para cada uno de los casos, calcule
el radio de curvatura en el instante en que la esfera alcanza su máxima altura

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8. Pautas para la presentación del informe.
Un texto científico, como puede ser la presentación de los resultados de una práctica, la
evaluación experimental de un sistema, o un trabajo de control de calidad, va más allá de
una relación o lista de manipulaciones efectuadas en el laboratorio. La finalidad de la
actividad experimental no se limita a trazar una serie de gráficas y dar valores a ciertas
magnitudes.
Lo que se busca son características genéricas, conexiones entre fenómenos y relaciones
entre magnitudes físicas. Los trabajos prácticos están siempre seguidos de un proceso de
reflexión y de elaboración en el que ordenamos los resultados de las diversas
experiencias, las ideas y las interpretaciones hasta llegar a una visión global coherente.
Cuando el trabajo experimental está terminado es necesario interpretarlo, comprenderlo y
transmitirlo, para compartir nuestras conclusiones con otras personas. En la organización
del trabajo escrito es muy habitual que el autor tenga la tentación de presentar sus
resultados en un orden cronológico, tal y como los fue obteniendo. Esto nos lleva a la
estructura usual de un informe: motivación, cuerpo del trabajo, conclusiones.
Sin embargo, para que el documento escrito llegue de forma adecuada al público, es
necesario romper en cierta medida esta cronología. Todo documento debe estar elaborado
para resaltar aquello que al lector más le va a interesar, de forma que aseguremos su
atención. Para poder destacar lo más relevante rompiendo el orden cronológico usual es
conveniente incluir en todo informe un resumen inicial. Si el resumen capta
adecuadamente la atención del lector, éste no dudará en leer la memoria completa con la
intención de entender los detalles del trabajo y, quizá llegar a sus propias conclusiones.

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8. Pautas para la presentación del informe.
De forma general, una memoria tiene las siguientes secciones:
• Portada: Las memorias tendrán una portada que especifique el nombre y número de la
práctica, los nombres de los autores, el profesor y el curso.
• Resumen: El resumen suele incluir dos partes, un pequeño prólogo y el resumen
propiamente dicho. El prólogo sitúa brevemente el tema del que se va a tratar y, de manera
sucinta (unas pocas líneas), describe los objetivos que se pretenden cubrir; no se trata de
explicar la práctica sino de decir simplemente qué se pretende medir o qué ley se quiere
estudiar junto con una motivación de su interés. A continuación se resalta el trabajo
realizado destacando los logros principales.
• Introducción: Se tiene que describir el fenómeno que se quiere estudiar en la práctica.
Se deben presentar aquellas expresiones o ideas que se quieren analizar
experimentalmente, aportando referencias bibliográficas adecuadas para las mismas. Por
ejemplo, si queremos estudiar la segunda ley de Newton en un movimiento curvilíneo no es
necesario deducir dicha ley, sino simplemente presentarla y explicar de qué forma se
puede estudiar: midiendo los cambios de fuerza o aceleración, definir los intervalos de
tiempos de tiempo, etc. No se trata de copiar lo que dice un libro o el guión de prácticas
sino de explicar el fenómeno que se va a estudiar con vuestras propias palabras. Se debe
evitar copiar largas introducciones teóricas de los libros y debe comprenderse todo lo que
se incluya.

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8. Pautas para la presentación del informe.
• Método experimental: Se detallará el procedimiento experimental, explicando cómo se
utiliza los comandos de la herramienta computacional empleada. En él se indicarán de
forma explícita las consideraciones de precisión para el estudio del caso.
• Resultados y discusión: Se presentarán las medidas realizadas y los cálculos que
proceda hacer con ellas según lo solicitado en la Hoja de respuesta del estudiante anexo
a la guía del laboratorio. En concreto, todas las magnitudes deben tener sus unidades. La
presentación de los resultados se hará mediante tablas, gráficos o incorporados en el texto
de modo que queden claramente destacados, si bien se preferirán las gráficas siempre que
sea posible. En la discusión hay que ser crítico con los resultados: hay que interpretarlos y
si sale un resultado absurdo o desmesurado hay que indicarlo y, si es posible, explicarlo.
Siempre debe intentarse la comparación de los resultados obtenidos con los resultados
recogidos en la bibliografía. Si el resultado obtenido no es compatible, dentro del margen
de incertidumbre, con los valores de la bibliografía será necesario discutir los posibles
errores sistemáticos de la medida.
• Conclusiones: En este apartado se indicará si se han cumplido los objetivos marcados al
comienzo de la práctica explicando el porqué, así como cualquier comentario que se
considere oportuno. Conviene evitar que este apartado se convierta en una queja
permanente por la falta de tiempo o, en su caso, el lamentable estado de determinado
equipo. Se trata de interpretar los resultados en un contexto amplio.
• Bibliografía: Se reseñaran aquí las referencias de los libros de los que se han extraído
las figuras, datos, fórmulas, texto, etc. La forma de escribir dichas referencias debe seguir
la normativa IEEE.

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Referencias
• Beer, Ferdinand P., Mecánica vectorial para ingenieros: Dinámica,
Novena edición. México. McGraw-Hill, 2012.
• H. Lee. Engineering Dynamics with SolidWorks Motion 2014. Taiwan.
SDC Publications. 2014.

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Ing. Iván Sipión Muñoz
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