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FISICA I
FISICA I
UNIVERSIDAD NACIONAL
“SANTIAGO ANTUNEZ DE
MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Segundo y tercer informe
FACULTAD
DE
INGENIERÍA CIVIL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
CURSO: FISICA I
TEMA: “VELOCIDAD MEDIA, VELOCIDAD INSTANTANEA
Y ACELERACION”
DOCENTE: GARCIA PERALTA, Alfredo
ALUMNO: VEGA GONZALES, Franklin Enrique 132-0904-321
HUARAZ -ANCASH-PERÚ
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“SANTIAGO ANTUNEZ DE
MAYOLO”
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Segundo y tercer informe
VELOCIDAD MEDIA, VELOCIDAD INSTANTANEA Y ACELERACION
I. OBJETIVOS
1.1. Determinar la velocidad media de un móvil que se desplaza a lo
largo del plano inclinado.
1.2. Determinar la velocidad instantánea que un móvil (rueda de
maxwell). En un punto de su trayectoria.
1.3. Determinar experimentalmente la aceleración instantánea de un
móvil con movimiento rectilíneo uniforme variado.
1.4. Utilizar correctamente las ecuaciones de un movimiento variado.
II. MATERIALES A UTILIZAR
2.1. Una rueda de maxwell.
2.2. Una regla graduada en milímetros
2.3. Un cronometro.
2.4. Un soporte con dos varillas paralelas.
2.5. Un tablero de mapresa con tornillo de regulación.
2.6. Un nivel de burbuja.
III. MARCO TEORICO
3.1. VELOCIDAD MEDIA:
La velocidad entre dos puntos de la trayectoria de un móvil,
se define como:
𝑉𝑚 =
∆𝑥
∆𝑡
(1)
Dónde: ∆𝑥 = 𝑥1 − 𝑥2 representa el desplazamiento del móvil
y ∆𝑡 = 𝑡1 − 𝑡2, es el intervalo de tiempo durante el cual se
efectúa el desplazamiento.
3.2. LA VELOCIDAD INSTANTANEA :
La velocidad instantánea en un punto cualquiera de la trayectoria se
obtiene haciendo los intervalos de tiempo tan pequeños como sea
posible, acercándose cada vez más al punto de referencia, es decir.
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Segundo y tercer informe
𝑉 = (𝑉𝑚)∆𝑡→0
𝐿𝑖𝑚
= (
∆𝑥
∆𝑡
)
∆𝑡→0
𝐿𝑖𝑚
𝑉 =
𝑑𝑥
𝑑𝑡
Para determinar la velocidad instantánea del móvil en el punto P de su trayectoria,
vasta medir las velocidades medias alrededor de dicho punto. La fig. 1 muestra
una pista formada por las varillas inclinadas sobre la cual se encuentra en
movimiento el ee de una volante desplazándose sin deslizar desde A hacia B. se
determina las velocidades medias en un tramo cada vez más corto respecto al
punto p, tanto a la izquierda: AP, A1P, A2P, A3P, como por la derecha AB, B1P,
B2P, B3P.
Fig. Movimiento de un móvil sobre un plano inclinado
Un gráfico de las velocidades medias (
∆𝑥
∆𝑡
), en función de los intervalos de tiempo
∆𝑡, se muestra e la fig. 2. Donde v1, es la velocidad media correspondiente al
intervalo AP; V2 es la velocidad media correspondiente al intervalo A1P ; etc.
Debe tenerse en cuenta que el móvil siempre inicia su movimiento partiendo del
reposo de A. De este grafico se puede la velocidad instantánea en el punto P al
prolongar la recta hasta que corte el eje Vm (es decir cuándo ∆𝑡 → 0), tal como se
muestra en la fig. 2
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Fig.2. Grafico velocidad media en función del tiempo
Siguiendo el mismo procedimiento se procede para el tramo PB. En este caso el
móvil también inicia su movimiento en el punto A. Trazando un gráfico similar a la
fig.2, se puede hallar el otro valor para la velocidad instantánea en el punto P
(teóricamente debería ser el mismo). Esta superposición de gráficos esta
mostrado en la fig.3.
Fig. 3 Grafico velocidad media en función del tiempo para ambos tramos
AP y PB
t
m
x
v
t



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3.3. ACELERACION INSTANTANEA:
Para encontrar la aceleración de un móvil a lo largo del plano inclinado
se grafican velocidades instantáneas en diferentes puntos de su
trayectoria en función del tiempo. La pendiente de dicha grafica nos da
la aceleración. Para el logro de este objetivo se utiliza un procedimiento
que permite encontrar la velocidad instantánea a partir de las
velocidades medias.
Consideremos el movimiento uniformemente variado de un móvil
que partiendo del punto O pasa por A y B, como se ve en la Fig.4
Fig. 4 Movimiento rectilíneo uniformemente variado de una
partícula
La aceleración media se define como:
𝑎 𝑚 = ∆𝑣
∆𝑡
(3)
Dónde: ∆𝑣 = 𝑣 𝐴 − 𝑣 𝐵 y ∆𝑡 = 𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵
La aceleración instantánea se obtiene tomando valores más y más pequeños se
∆𝑡, y valores correspondientes más y más pequeños de ∆𝑣, de tal forma que
𝑎 = (
∆𝑣
∆𝑡
)∆𝑡→0
𝐿𝑖𝑚
𝑎 =
𝑑𝑣
𝑑𝑡
(4)
Una relación que involucra el desplazamiento, la velocidad y la aceleración a lo
largo de la trayectoria está dada por la ecuación.
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𝑎 = 𝑣 𝑑𝑣
𝑑𝑥
(5)
Cuando la velocidad es constante, 𝑎 = 𝑎 𝑐 cada una de las tres ecuaciones
cinemáticas 𝒂 = 𝒅𝒗 𝒅𝒕⁄ ; 𝒗 = 𝒅𝒙 𝒅𝒕⁄ y 𝒂 = 𝒗𝒅𝒗 𝒅𝒙⁄ pueden integrarse para
obtener fórmulas que relacionen a, v, x y t. para determinar la velocidad como una
función del tiempo se integra la ecuación (4), en la forma.
∫ 𝑑𝑣
𝑉 𝐵
𝑉 𝐴
= ∫ 𝑑𝑡
𝑉 𝐵
𝑉 𝐴
𝑣 𝑏 = 𝑣 𝐴 + 𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) (6)
Para determinar el desplazamiento como una función del tiempo se integra la ecu.
(6), esto es:
∫ 𝑑𝑥
𝑋 𝐵
𝑋𝑎
= ∫ (𝑎 𝐴 + 𝑎𝑡)𝑑𝑡
𝑡 𝐵
𝑡 𝐴
𝑥 𝑏 = 𝑥 𝐴 + 𝑥 𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) +
1
2
𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵)2
(7)
Si el móvil parte del reposo en el origen de coordenadas, la ecuación (7) se
escribe:
𝑥 𝐵 =
1
2
𝑎𝑡2
𝐴𝐵 (8)
Para determinar la velocidad como una función del desplazamiento se integra la
ecuación (5) en la forma:
∫ 𝑣𝑑𝑣
𝑉 𝐵
𝑉𝑎
= ∫ 𝑎𝑑𝑥
𝑥 𝐵
𝑥 𝐴
𝑣 𝐵
2
= 𝑣 𝐴
2
+ 2𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) (9)
Teniendo en cuenta que 𝑥 𝐵 − 𝑥 𝐴 = 𝑑,la ec. (9) se escribe
(𝑣 𝐵 + 𝑣 𝐴) (𝑣 𝐵 − 𝑣 𝐴) = 2ad (10)
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Por otro lado se sabe que en un movimiento uniformemente variado
la velocidad instantánea en el punto medio de AB de la fig. 4 es.
𝑣𝑖 = (
𝑣 𝐵+𝑣 𝐴
2
) (11)*
Donde 𝑣𝑖 , es la velocidad instantánea en el tiempo
𝑡,
𝑖 = (
𝑡+𝑡 𝐴
2
) (12)*
Reemplazando la ec. (11)* en la ecuación (10)*, se obtiene.
𝑣1 = (𝑣 𝐵 − 𝑣 𝐴) = 𝑎𝑑 (13)
Al sustituir la ecuación (6) en la ecuación (13), obtenemos:
𝑣𝑖 = (
𝑑
𝑡 𝐴+𝑡 𝐵
)
(14)*
Que corresponde al valor de la velocidad media entre los puntos A y B. esta
velocidad media en el intervalo de tiempo mencionado es igual en valor a la
velocidad instantánea en el tiempo 𝑡,
𝑖 = (
𝑡+𝑡 𝐴
2
). Si se traza una grafica 𝑣𝑖 − 𝑡,
𝑖
como se muestra en la fig. 5, la pendiente de la recta nos da el valor de la
aceleración instantánea.
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Fig. 5 grafica velocidad en función del tiempo para encontrar la
aceleración instantánea.
IV. METODOLOGIA
4.1. PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD INSTANTANEA.
a. Nivelamos el tablero horizontalmente mediante los tres pernos de
apoyo, utilizando el nivel de burbuja.
b. Colocamos las barras paralelas en forma inclinada, buscando un
Angulo apropiado de tal marera que la volante ruede sin deslizarse
por la pendiente.
c. Dividimos el tramo AB en dos partes una de longitud L/3 y la otra
2L/3 y ubicamos el punto P tal como se muestra en la figura. 6a. A
continuación dividimos los tramos AP y BP en cuatro partes iguales
cada una.
d. Con la regla medimos la distancia AP, A1P, A2P, A3P, en forma
análoga las distancias AB, B1P, B2P, B3P. (datos registrados en la
tabla I).
e. Soltamos la volante a partir del reposo en el punto A midiendo el
tiempo respectivo, que demora la rueda en recorrer AP por 5 veces
consecutivas. (datos registrados en la tabla I).
f. Dejando libre la volante desde el mismo punto de partida que para el
caso anterior, medimos los tiempos correspondientes a los tramos
A1P, A2P, A3P, por cinco veces consecutivos para cada caso.
(datos registrados en la tabla I).
g. Siempre poniendo en movimiento la rueda desde el mismo punto
de partida que en los pasos “c y d”, medimos por cinco veces los
tiempos correspondientes a los tramos PB, B3P, B2P, B1P. (datos
registrados en la tabla I).
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fig. 6 Instalación de pista para encontrar: (a) velocidad instantánea (b) la
aceleración instantánea
x
TABLA I. Datos y cálculos para determinar la velocidad instantánea
Tramo Desplazamiento
Δx
Tiempo v=Δx/Δt
(cm/S)
1 2 3 4 5 Δt
AP 16 8.1 8.1 8.45 8.07 8.54 8.252 1.939
A1P 12 4.24 4.31 4.48 4.78 4.62 4.486 2.675
A2P 8 2.77 2.73 2.71 2.67 2.75 2.726 2.935
A3P 4 1.26 1.24 1.29 1.3 1.36 1.29 3.101
BP 32 6.59 6.65 6.67 6.68 6.57 6.632 4.825
PB3 24 5.3 5.13 5.26 5.37 5.26 5.264 4.559
PB2 16 3.71 3.71 3.66 3.72 3.77 3.714 4.308
PB1 8 2.08 1.99 2.12 2.06 2.01 2.052 3.899
4.2. Para determinar la aceleración instantánea
a. Instalamos el equipo tal como se ve en la fig.6b.
b. Dividimos el tramo a recorrer por la volante en punto que estén
situado a 7; 14; 21; 28; 35; 42cm, respectivamente desde un origen
común A. Registrando estas medidas en la Tabla II.
c. Soltamos la volante a partir del reposo en el punto A y con el
cronómetro medimos el tiempo que demora en recorrer el tramo
AA1, por cinco veces consecutivas
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d. Dejando libre la volante en el mismo punto que el paso “c” medimos
los tiempos correspondientes para los tramo AA2; AA3; AA4; AA5;
AA6, ect. Registre sus valores en la Tabla. Registrando estas
medidas en la Tabla II.
Tabla II. Datos y cálculos para determinar a
e. Con los datos de la Tabla II y las ecuaciones (12)* y (14)*, elabore la
tabla III para encontrar las velocidades instantáneas en los punto
medios de los tramos AA1; AA2; AA3; AA4; AA5 y AA6.
Tabla II. Datos y cálculos para determinar a
Tramo
i
b a
d
v
t t


´
2
a bt t
t


AA1 1.442 2.427
AA2 1.782 3.928
AA3 2.059 5.1
AA4 2.379 5.886
AA5 2.678 6.535
AA6 2.908 7.221
V. CUESTIONARIO
5.1. Para determinar la velocidad media e instantánea
Tramo Desplaz
Δx
(cm)
Tiempo iv
(cm/s)
´
it (s)
1 2 3 4 5 Δt
AA1 7 4.85 4.84 4.75 4.83 5 4.854 1.442 4.854
AA2 14 8.04 7.63 8.23 7.88 7.5 7.856 1.782 7.856
AA3 21 10.1 10.64 9.9 10 10.36 10.200 2.059 10.200
AA4 28 11.61 12.28 11.34 11.75 11.88 11.772 2.379 11.772
AA5 35 12.9 13.6 12.95 12.9 13 13.070 2.678 13.070
AA6 42 14.18 14.84 14.14 14.51 14.54 14.442 2.908 14.442
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a. Con los datos de la Tabla I, trace en papel milimetrado una
gráfica velocidad media vm, en función del intervalo de tiempo ∆𝑡,
y a partir de ella determine la velocidad instantánea del móvil en
el punto P.
1. Para el tramo AP:
Tramo Desplazamiento
x (cm)
Tiempo x
t


(cm/S)
2
t mx v 
1 2 3 4 5 Δt
AP 16 8.1 8.1 8.45 8.07 8.54 8.252 1.939 68.096 16
A1P 12 4.24 4.31 4.48 4.78 4.62 4.486 2.675 20.124 12
A2P 8 2.77 2.73 2.71 2.67 2.75 2.726 2.935 7.431 8
A3P 4 1.26 1.24 1.29 1.3 1.36 1.29 3.101 1.664 4
 16.754 10.649 97.315 40
a) Graficando por el método de mínimos cuadrados

Dónde:
(Número de medidas)
16.754t 
10.649mv  Cm/s
40mt v   cm.
2
97.315t  s2
 
2
280.697t  s2
'mv m t   b
 
2
22
. . .m mt v t t v
b
n t t
   

  
   
 
4n
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97.315 10.649 16.754 40
4 97.315 280.697
b
  

 
Cm/s 3.373b  cm/s

4 40 16.754 10.649
4 97.315 280.697
m
  

 
cm/s2
0.170m   cm/s2
 Reemplazando tenemos :
0.170 3.373mv t   
Su grafica es la siguiente
2.- Para el tramo PB
 
22
. .m mn t v t v
m
n t t
  

  
  
 
y = -0.1697x + 3.373
R² = 0.9891
0.000
0.500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
0 2 4 6 8 10
rapidez
tiempo
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Tramo Desplaz
Δt
Tiempo
m
x
v
t



(cm/s)
2
t s2
mt v 
(cm.s)
1 2 3 4 5 Δt
BP 32 6.59 6.65 6.67 6.68 6.57 6.632 4.825 43.983 32
PB3 24 5.3 5.13 5.26 5.37 5.26 5.264 4.559 27.710 24
PB2 16 3.71 3.71 3.66 3.72 3.77 3.714 4.308 13.794 16
PB1 8 2.08 1.99 2.12 2.06 2.01 2.052 3.899 4.211 8
 17.662 17.591 89.698 80
a) Graficando por el método de mínimos cuadrados

Donde: (Número de medidas)
17.662t  s
17.591mv  cm/s
80mt v   cm.
2
89.698t  s2
 
2
311.946t  s2
89.698 17.591 17.662 80
4 89.698 311.946
a
  

 
Cm/s 3.520a  cm/s

tbavm '
  
   


 22
2
...
ttn
vttvt
a
mm
4n
  
  


 22
..
ttn
vtvtn
b
mm
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4 80 17.662 17.591
4 89.698 311.946
b
  

 
cm/s2
0.199b  cm/s2
 Reemplazando tenemos :
0.199 3.520mv t  
Su grafica es la siguiente
b) ¿En qué tramo se tiene un mayor valor para la velocidad media y
para el cual el menor valor?
Se tiene el mayor valor en tramo PB3 y menor valor para el tramo AP.
c) ¿Qué importancia tiene que las rectas se crucen antes o después del
eje de coordenadas o sea cuándo 0t  ?
La importancia de que: en el punto  t 0 se puede observar el valor de la
Velocidad de ambas rectas en el punto P ya que al momento de intersecarse
se llega una igualdad. Esta velocidad viene a ser la Velocidad instantánea en
el punto P. Y si estas rectas no se cruzaran no podríamos hallar la Velocidad
instantánea.
5.2. Para determinar la aceleración instantánea
y = 0.1987x + 3.5204
R² = 0.9924
0.000
1.000
2.000
3.000
4.000
5.000
6.000
0 1 2 3 4 5 6 7
rapidez
tiempo
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a. Con los datos de la Tabla II, y utilizando la ec. (8), trace en
papel milimetrado una gráfica desplazamiento ∆𝒙, en un función
del intervalo de tiempo (∆𝒕 )2 y a partir de ella determine la
aceleración instantánea de la volante.
En este caso para analizar los datos hacemos un cuadro donde la ecuación de la
recta sea:
Δx = a0 + a1Δt²
Tramo Desplaz Δx
(cm)
Δt (s) iv
(cm/s)
´
it (s)
2
´
it (s2) iv t
AA1 7 4.854 1.442 4.854 23.561 164.929
AA2 14 7.856 1.782 7.856 61.717 864.034
AA3 21 10.2 2.059 10.2 104.040 2184.840
AA4 28 11.772 2.379 11.772 138.580 3880.240
AA5 35 13.07 2.678 13.07 170.825 5978.872
AA6 42 14.442 2.908 14.442 208.571 8759.997
 147 62.194 13.248 62.194 707.294 21832.91
2
Δx = a0 + a1Δt²
 Hallando el valor de a0:
  
   


 224
224
0
..
ttn
txtxt
a
Donde : 6n
147x  cm
2
707.294t  s2
4
107075.985t  s4
2
21832.912x t   cm.s2
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 
22
500264.802t  s2
0
107075.985 147 707.294 21832.912
6 107075.985 500264.802
a
  

 
0 2.094a  cm
 Hallando el valor de a1:
Donde : 6n
147x  cm
2
707.294t  s2
4
107075.985t  s4
2
21832.912x t   cm.s2
 
22
500264.802t  s2
1
6 21832.912 707.294 147
6 107075.985 500264.802
a
  

 
1 0.190a  cm/s²
 Finalmente se obtiene la siguiente ecuación:
2
2.094 0.190x t   
Calculo del error absoluto de “a0” y “a1”:
  
  


 224
22
1
..
ttn
xttxn
a
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2
2.094 0.190x t   
y = 4.4737x - 14.638
R² = 0.9764
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
0 2 4 6 8 10 12 14
desplazamiento
Tiempo
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Para “ao” se tiene:
   
 


 224
42
0
)2(
).()'(
ttnn
txx
a
Donde. 6n
2
( ') 1.423x x    cm2
2
707.294t  s2
4
107075.985t  s4
 
22
500264.802t  s2
0
(1.423)(107075.985)
(4)(6 107075.985 500264.802)
a  
 
0 0.518a   cm
Para “a1” se tiene:
   



 224
2
1
)2(
)'(
tnn
xxn
a
Donde. 6n
(x - x')²
t² (s
2
) (t²)² (s
4
) x (cm) t² (s
2
) x” (cm) (cm
2
)
AA1 23.561 555.136 7 23.561 6.571 0.184041
AA2 61.717 3808.956 14 61.717 13.82 0.0324
AA3 104.040 10824.322 21 104.040 21.865 0.748225
AA4 138.580 19204.412 28 138.580 28.424 0.179776
AA5 170.825 29181.146 35 170.825 34.551 0.201601
AA6 208.571 43502.014 42 208.571 41.722 0.077284
S 707.294 107075.985 147.000 707.294 146.953 1.423
Tramo
Datos de laboratorio Recta ajustada
FISICA I
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“SANTIAGO ANTUNEZ DE
MAYOLO”
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL
Segundo y tercer informe
2
( ') 1.423x x    cm2
2
707.294t  s2
4
107075.985t  s4
 
22
500264.802t 
1
6(1.423)
(4)(6 78086.266 376010.5608)
a  
 
1 1.063a   cm/s2
Entonces los errores de “a0”y “a1” son:
0 2.094 0.518a     0 2.612;1.576a 
1 0.190 1.063a     1 1.253; 0.873a  
: Por lo tanto las rectas ajustadas serán
2
2.094 0.518x t   
2
0.190 1.063x t   
Sabemos que la aceleración es igual a la pendiente de la recta:
1 0.518a  cm/s2………………… ()
1 1.063a   cm/s2………………… ()
De la ecuación de la cinemática tenemos:
2
2
1
attvx o  ……………. (a)
FISICA I
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MAYOLO”
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Segundo y tercer informe
También sabemos que:
2
10 taax  ……………(b)
De las ecuaciones (a) y (b) deducimos que:
aa
2
1
1   12aa 
Reemplazando en () y (), tenemos:
1.036a  cm/s2
2.126a   cm/s2
b. Con los dados de la Tabla II, y usando la ecuación (12)* y (14)*
trace en papel milimetrado una gráfica vi-ti y a partir de ella
determine la aceleración instantánea de la rueda.
En este caso para analizar los datos hacemos un cuadro donde la ecuación de
la recta se
vi = a0 + a1ti’
Tramo t (s) x (cm) vi (cm/s) ti' (s) ti' ² (s2)
ti'.vi
(cm)
AA1 4.854 7 1.442 4.854 23.561 6.999
AA2 7.856 14 1.782 7.856 61.717 13.999
AA3 10.2 21 2.059 10.2 104.040 21.002
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MAYOLO”
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Segundo y tercer informe
AA4 11.772 28 2.379 11.772 138.580 28.010
AA5 13.07 35 2.678 13.07 170.825 35.002
AA6 14.442 42 2.908 14.442 208.571 41.997
S 62.194 147 13.248 62.194 707.294 147.009
 Hallando el valor de a0:
  
   


 22
2
''
''.'
ii
iiiii
o
ttn
vttvt
a
Donde: 6n
' 62.194it  s
2
' 707.294it  s2
.248iv  13 cm/s
'. 147.009i it v  cm.s2
 
22
' 500264.802it  s2
0
(707.294)(13.248) (62.194)(147.009)
6(707.294) 500264.802
a



0 -0.000458a  cm
 Hallando el valor de a1:
  
 


 221
''
'.'.
ii
iiii
ttn
vtvtn
a
Donde:
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Segundo y tercer informe
6n
' 62.194it  s
2
' 707.294it  s2
.248iv  13 cm/s
'. 147.009i it v  cm.s2
 
22
' 500264.802it  s2
1
6(147.009) (62.194)(13.248)
6(613.197) 376010.5608
a



1 0.000117a   cm/s²
 Finalmente se obtiene la siguiente ecuación:
0.000458 0.000117 'i iv t   
 Determinamos los errores absolutos de ao y a1:
Tramo
Datos de laboratorio (vi - vi’)²
(cm²/s²)ti' (s) ti' ² (s²)
AA1 4.854 23.561 2.082
AA2 7.856 61.717 3.181
AA3 10.2 104.040 4.246
AA4 11.772 138.580 5.667
AA5 13.07 170.825 7.183
AA6 14.442 208.571 8.471
S 62.194 707.294 30.830
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Segundo y tercer informe
Para ao :
 
  )'')(2(
''
22
22
0
 
 



ii
iii
ttnn
tvv
a
Donde:
2
( ') 30.854i iv v  cm2/s2
' 62.194it  s
2
' 707.294it  s2
 
2
' 500264.802it  s2
0
30.854 707.294
4(6 707.294 500264.802)
a

 
 
0,0185oa  
Para a1:
 
  )'')(2(
'
22
2
1
 




ii
ii
ttnn
vvn
a
Donde:
2
( ') 30.854i iv v  cm2/s2
' 62.194it  s
2
' 707.294it  s2
 
2
' 500264.802it  s2
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Segundo y tercer informe
1
6(30.854)
4(6 707.294 500264.802)
a  
 
no existe
Entonces los valores son:
0 0.000458 0.0185a      0.019; 0.0120oa  
1 0.000458 0a     1 0.000458a 
Por lo tanto las rectas ajustadas serán:
0.019 0.000458 'i iv t  
0.0120 0.000458 'i iv t   
Los valores de a1 (pendiente de la recta) son las aceleraciones, entonces:
2
0.000458 /a cm s
2
0.000458 /a cm s 
c. Con los datos de la Tabla III, trece una gráfica vi- ti y a partir de ella
obtenga el valor de la aceleración instantánea de la volante.
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Segundo y tercer informe
d. Compare los valores de aceleración obtenida en “a”, “b”, “c”
¿cuál cree ud. Que es el mejor valor para la aceleración?
El mejor valor se obtuvo en “a”, porque el margen de error es más
pequeño.
e. ¿De qué forma influye el ángulo de inclinación de los rieles en
la velocidad y de la aceleración instantáneas? ¿Cuál fue el
ángulo que utilizó en su experimento?
- Si el ángulo es demasiado grande la volante no rodaría, sino mas bien
se deslizaría a través de los rieles.
- Si el ángulo es muy pequeño, la volante no lograría moverse
adecuadamente y se detendría en intervalos de tiempo.
- En conclusión a la pregunta, Si el ángulo no es tan pequeño, ni tan
grande la rueda rodaría sin deslizarse y produciéndome un movimiento
adecuado.
- El ángulo que utilizamos fue 27.53º
y = 3.1625x - 1.7998
R² = 0.9778
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500
Título del gráfico
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Segundo y tercer informe
f. ¿Cuáles cree que son las posibles fuentes de error de su
experimento? Numere y explique.
Los errores se produjeron por diferentes causas, ya aprendidas
en el informe n°1, como pueden ser la mala calibración de los
instrumentos, el desgasto de los materiales como el carril, la
mesa al no tener un nivel exacto y también por parte del alumno
al tomar las mediciones.
Como por ejemplo los errores al tomar las medidas de tiempo,
pudo deberse a lo gastado que se encuentra la batería del
cronometro o el desgasto en algunas partes del riel dificultando
el rodamiento en esos tramos.
- La mala nivelación de los rieles o guías de la volante.
- El Angulo apropiado de inclinación de la guía.
- Los errores de medición por parte de la persona quien lo mide(la
imprecisión) y entre otros.
VI. DATOS ADJUNTOS:
NIVELACION DE LA BASE DE LA GUIA
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VOLANTE EN MOVIMIENTO POR EL CARRIL
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Segundo y tercer informe

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Informe de velocidad media, velocidad instantanea y aceleracion fisica i

  • 2. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL CURSO: FISICA I TEMA: “VELOCIDAD MEDIA, VELOCIDAD INSTANTANEA Y ACELERACION” DOCENTE: GARCIA PERALTA, Alfredo ALUMNO: VEGA GONZALES, Franklin Enrique 132-0904-321 HUARAZ -ANCASH-PERÚ
  • 3. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe VELOCIDAD MEDIA, VELOCIDAD INSTANTANEA Y ACELERACION I. OBJETIVOS 1.1. Determinar la velocidad media de un móvil que se desplaza a lo largo del plano inclinado. 1.2. Determinar la velocidad instantánea que un móvil (rueda de maxwell). En un punto de su trayectoria. 1.3. Determinar experimentalmente la aceleración instantánea de un móvil con movimiento rectilíneo uniforme variado. 1.4. Utilizar correctamente las ecuaciones de un movimiento variado. II. MATERIALES A UTILIZAR 2.1. Una rueda de maxwell. 2.2. Una regla graduada en milímetros 2.3. Un cronometro. 2.4. Un soporte con dos varillas paralelas. 2.5. Un tablero de mapresa con tornillo de regulación. 2.6. Un nivel de burbuja. III. MARCO TEORICO 3.1. VELOCIDAD MEDIA: La velocidad entre dos puntos de la trayectoria de un móvil, se define como: 𝑉𝑚 = ∆𝑥 ∆𝑡 (1) Dónde: ∆𝑥 = 𝑥1 − 𝑥2 representa el desplazamiento del móvil y ∆𝑡 = 𝑡1 − 𝑡2, es el intervalo de tiempo durante el cual se efectúa el desplazamiento. 3.2. LA VELOCIDAD INSTANTANEA : La velocidad instantánea en un punto cualquiera de la trayectoria se obtiene haciendo los intervalos de tiempo tan pequeños como sea posible, acercándose cada vez más al punto de referencia, es decir.
  • 4. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 𝑉 = (𝑉𝑚)∆𝑡→0 𝐿𝑖𝑚 = ( ∆𝑥 ∆𝑡 ) ∆𝑡→0 𝐿𝑖𝑚 𝑉 = 𝑑𝑥 𝑑𝑡 Para determinar la velocidad instantánea del móvil en el punto P de su trayectoria, vasta medir las velocidades medias alrededor de dicho punto. La fig. 1 muestra una pista formada por las varillas inclinadas sobre la cual se encuentra en movimiento el ee de una volante desplazándose sin deslizar desde A hacia B. se determina las velocidades medias en un tramo cada vez más corto respecto al punto p, tanto a la izquierda: AP, A1P, A2P, A3P, como por la derecha AB, B1P, B2P, B3P. Fig. Movimiento de un móvil sobre un plano inclinado Un gráfico de las velocidades medias ( ∆𝑥 ∆𝑡 ), en función de los intervalos de tiempo ∆𝑡, se muestra e la fig. 2. Donde v1, es la velocidad media correspondiente al intervalo AP; V2 es la velocidad media correspondiente al intervalo A1P ; etc. Debe tenerse en cuenta que el móvil siempre inicia su movimiento partiendo del reposo de A. De este grafico se puede la velocidad instantánea en el punto P al prolongar la recta hasta que corte el eje Vm (es decir cuándo ∆𝑡 → 0), tal como se muestra en la fig. 2
  • 5. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Fig.2. Grafico velocidad media en función del tiempo Siguiendo el mismo procedimiento se procede para el tramo PB. En este caso el móvil también inicia su movimiento en el punto A. Trazando un gráfico similar a la fig.2, se puede hallar el otro valor para la velocidad instantánea en el punto P (teóricamente debería ser el mismo). Esta superposición de gráficos esta mostrado en la fig.3. Fig. 3 Grafico velocidad media en función del tiempo para ambos tramos AP y PB t m x v t   
  • 6. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 3.3. ACELERACION INSTANTANEA: Para encontrar la aceleración de un móvil a lo largo del plano inclinado se grafican velocidades instantáneas en diferentes puntos de su trayectoria en función del tiempo. La pendiente de dicha grafica nos da la aceleración. Para el logro de este objetivo se utiliza un procedimiento que permite encontrar la velocidad instantánea a partir de las velocidades medias. Consideremos el movimiento uniformemente variado de un móvil que partiendo del punto O pasa por A y B, como se ve en la Fig.4 Fig. 4 Movimiento rectilíneo uniformemente variado de una partícula La aceleración media se define como: 𝑎 𝑚 = ∆𝑣 ∆𝑡 (3) Dónde: ∆𝑣 = 𝑣 𝐴 − 𝑣 𝐵 y ∆𝑡 = 𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵 La aceleración instantánea se obtiene tomando valores más y más pequeños se ∆𝑡, y valores correspondientes más y más pequeños de ∆𝑣, de tal forma que 𝑎 = ( ∆𝑣 ∆𝑡 )∆𝑡→0 𝐿𝑖𝑚 𝑎 = 𝑑𝑣 𝑑𝑡 (4) Una relación que involucra el desplazamiento, la velocidad y la aceleración a lo largo de la trayectoria está dada por la ecuación.
  • 7. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 𝑎 = 𝑣 𝑑𝑣 𝑑𝑥 (5) Cuando la velocidad es constante, 𝑎 = 𝑎 𝑐 cada una de las tres ecuaciones cinemáticas 𝒂 = 𝒅𝒗 𝒅𝒕⁄ ; 𝒗 = 𝒅𝒙 𝒅𝒕⁄ y 𝒂 = 𝒗𝒅𝒗 𝒅𝒙⁄ pueden integrarse para obtener fórmulas que relacionen a, v, x y t. para determinar la velocidad como una función del tiempo se integra la ecuación (4), en la forma. ∫ 𝑑𝑣 𝑉 𝐵 𝑉 𝐴 = ∫ 𝑑𝑡 𝑉 𝐵 𝑉 𝐴 𝑣 𝑏 = 𝑣 𝐴 + 𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) (6) Para determinar el desplazamiento como una función del tiempo se integra la ecu. (6), esto es: ∫ 𝑑𝑥 𝑋 𝐵 𝑋𝑎 = ∫ (𝑎 𝐴 + 𝑎𝑡)𝑑𝑡 𝑡 𝐵 𝑡 𝐴 𝑥 𝑏 = 𝑥 𝐴 + 𝑥 𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) + 1 2 𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵)2 (7) Si el móvil parte del reposo en el origen de coordenadas, la ecuación (7) se escribe: 𝑥 𝐵 = 1 2 𝑎𝑡2 𝐴𝐵 (8) Para determinar la velocidad como una función del desplazamiento se integra la ecuación (5) en la forma: ∫ 𝑣𝑑𝑣 𝑉 𝐵 𝑉𝑎 = ∫ 𝑎𝑑𝑥 𝑥 𝐵 𝑥 𝐴 𝑣 𝐵 2 = 𝑣 𝐴 2 + 2𝑎(𝑡 𝐴 − 𝑡 𝐵) (9) Teniendo en cuenta que 𝑥 𝐵 − 𝑥 𝐴 = 𝑑,la ec. (9) se escribe (𝑣 𝐵 + 𝑣 𝐴) (𝑣 𝐵 − 𝑣 𝐴) = 2ad (10)
  • 8. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Por otro lado se sabe que en un movimiento uniformemente variado la velocidad instantánea en el punto medio de AB de la fig. 4 es. 𝑣𝑖 = ( 𝑣 𝐵+𝑣 𝐴 2 ) (11)* Donde 𝑣𝑖 , es la velocidad instantánea en el tiempo 𝑡, 𝑖 = ( 𝑡+𝑡 𝐴 2 ) (12)* Reemplazando la ec. (11)* en la ecuación (10)*, se obtiene. 𝑣1 = (𝑣 𝐵 − 𝑣 𝐴) = 𝑎𝑑 (13) Al sustituir la ecuación (6) en la ecuación (13), obtenemos: 𝑣𝑖 = ( 𝑑 𝑡 𝐴+𝑡 𝐵 ) (14)* Que corresponde al valor de la velocidad media entre los puntos A y B. esta velocidad media en el intervalo de tiempo mencionado es igual en valor a la velocidad instantánea en el tiempo 𝑡, 𝑖 = ( 𝑡+𝑡 𝐴 2 ). Si se traza una grafica 𝑣𝑖 − 𝑡, 𝑖 como se muestra en la fig. 5, la pendiente de la recta nos da el valor de la aceleración instantánea.
  • 9. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Fig. 5 grafica velocidad en función del tiempo para encontrar la aceleración instantánea. IV. METODOLOGIA 4.1. PARA DETERMINAR LA VELOCIDAD INSTANTANEA. a. Nivelamos el tablero horizontalmente mediante los tres pernos de apoyo, utilizando el nivel de burbuja. b. Colocamos las barras paralelas en forma inclinada, buscando un Angulo apropiado de tal marera que la volante ruede sin deslizarse por la pendiente. c. Dividimos el tramo AB en dos partes una de longitud L/3 y la otra 2L/3 y ubicamos el punto P tal como se muestra en la figura. 6a. A continuación dividimos los tramos AP y BP en cuatro partes iguales cada una. d. Con la regla medimos la distancia AP, A1P, A2P, A3P, en forma análoga las distancias AB, B1P, B2P, B3P. (datos registrados en la tabla I). e. Soltamos la volante a partir del reposo en el punto A midiendo el tiempo respectivo, que demora la rueda en recorrer AP por 5 veces consecutivas. (datos registrados en la tabla I). f. Dejando libre la volante desde el mismo punto de partida que para el caso anterior, medimos los tiempos correspondientes a los tramos A1P, A2P, A3P, por cinco veces consecutivos para cada caso. (datos registrados en la tabla I). g. Siempre poniendo en movimiento la rueda desde el mismo punto de partida que en los pasos “c y d”, medimos por cinco veces los tiempos correspondientes a los tramos PB, B3P, B2P, B1P. (datos registrados en la tabla I).
  • 10. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe fig. 6 Instalación de pista para encontrar: (a) velocidad instantánea (b) la aceleración instantánea x TABLA I. Datos y cálculos para determinar la velocidad instantánea Tramo Desplazamiento Δx Tiempo v=Δx/Δt (cm/S) 1 2 3 4 5 Δt AP 16 8.1 8.1 8.45 8.07 8.54 8.252 1.939 A1P 12 4.24 4.31 4.48 4.78 4.62 4.486 2.675 A2P 8 2.77 2.73 2.71 2.67 2.75 2.726 2.935 A3P 4 1.26 1.24 1.29 1.3 1.36 1.29 3.101 BP 32 6.59 6.65 6.67 6.68 6.57 6.632 4.825 PB3 24 5.3 5.13 5.26 5.37 5.26 5.264 4.559 PB2 16 3.71 3.71 3.66 3.72 3.77 3.714 4.308 PB1 8 2.08 1.99 2.12 2.06 2.01 2.052 3.899 4.2. Para determinar la aceleración instantánea a. Instalamos el equipo tal como se ve en la fig.6b. b. Dividimos el tramo a recorrer por la volante en punto que estén situado a 7; 14; 21; 28; 35; 42cm, respectivamente desde un origen común A. Registrando estas medidas en la Tabla II. c. Soltamos la volante a partir del reposo en el punto A y con el cronómetro medimos el tiempo que demora en recorrer el tramo AA1, por cinco veces consecutivas
  • 11. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe d. Dejando libre la volante en el mismo punto que el paso “c” medimos los tiempos correspondientes para los tramo AA2; AA3; AA4; AA5; AA6, ect. Registre sus valores en la Tabla. Registrando estas medidas en la Tabla II. Tabla II. Datos y cálculos para determinar a e. Con los datos de la Tabla II y las ecuaciones (12)* y (14)*, elabore la tabla III para encontrar las velocidades instantáneas en los punto medios de los tramos AA1; AA2; AA3; AA4; AA5 y AA6. Tabla II. Datos y cálculos para determinar a Tramo i b a d v t t   ´ 2 a bt t t   AA1 1.442 2.427 AA2 1.782 3.928 AA3 2.059 5.1 AA4 2.379 5.886 AA5 2.678 6.535 AA6 2.908 7.221 V. CUESTIONARIO 5.1. Para determinar la velocidad media e instantánea Tramo Desplaz Δx (cm) Tiempo iv (cm/s) ´ it (s) 1 2 3 4 5 Δt AA1 7 4.85 4.84 4.75 4.83 5 4.854 1.442 4.854 AA2 14 8.04 7.63 8.23 7.88 7.5 7.856 1.782 7.856 AA3 21 10.1 10.64 9.9 10 10.36 10.200 2.059 10.200 AA4 28 11.61 12.28 11.34 11.75 11.88 11.772 2.379 11.772 AA5 35 12.9 13.6 12.95 12.9 13 13.070 2.678 13.070 AA6 42 14.18 14.84 14.14 14.51 14.54 14.442 2.908 14.442
  • 12. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe a. Con los datos de la Tabla I, trace en papel milimetrado una gráfica velocidad media vm, en función del intervalo de tiempo ∆𝑡, y a partir de ella determine la velocidad instantánea del móvil en el punto P. 1. Para el tramo AP: Tramo Desplazamiento x (cm) Tiempo x t   (cm/S) 2 t mx v  1 2 3 4 5 Δt AP 16 8.1 8.1 8.45 8.07 8.54 8.252 1.939 68.096 16 A1P 12 4.24 4.31 4.48 4.78 4.62 4.486 2.675 20.124 12 A2P 8 2.77 2.73 2.71 2.67 2.75 2.726 2.935 7.431 8 A3P 4 1.26 1.24 1.29 1.3 1.36 1.29 3.101 1.664 4  16.754 10.649 97.315 40 a) Graficando por el método de mínimos cuadrados  Dónde: (Número de medidas) 16.754t  10.649mv  Cm/s 40mt v   cm. 2 97.315t  s2   2 280.697t  s2 'mv m t   b   2 22 . . .m mt v t t v b n t t               4n
  • 13. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 97.315 10.649 16.754 40 4 97.315 280.697 b       Cm/s 3.373b  cm/s  4 40 16.754 10.649 4 97.315 280.697 m       cm/s2 0.170m   cm/s2  Reemplazando tenemos : 0.170 3.373mv t    Su grafica es la siguiente 2.- Para el tramo PB   22 . .m mn t v t v m n t t             y = -0.1697x + 3.373 R² = 0.9891 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 0 2 4 6 8 10 rapidez tiempo
  • 14. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Tramo Desplaz Δt Tiempo m x v t    (cm/s) 2 t s2 mt v  (cm.s) 1 2 3 4 5 Δt BP 32 6.59 6.65 6.67 6.68 6.57 6.632 4.825 43.983 32 PB3 24 5.3 5.13 5.26 5.37 5.26 5.264 4.559 27.710 24 PB2 16 3.71 3.71 3.66 3.72 3.77 3.714 4.308 13.794 16 PB1 8 2.08 1.99 2.12 2.06 2.01 2.052 3.899 4.211 8  17.662 17.591 89.698 80 a) Graficando por el método de mínimos cuadrados  Donde: (Número de medidas) 17.662t  s 17.591mv  cm/s 80mt v   cm. 2 89.698t  s2   2 311.946t  s2 89.698 17.591 17.662 80 4 89.698 311.946 a       Cm/s 3.520a  cm/s  tbavm '           22 2 ... ttn vttvt a mm 4n          22 .. ttn vtvtn b mm
  • 15. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 4 80 17.662 17.591 4 89.698 311.946 b       cm/s2 0.199b  cm/s2  Reemplazando tenemos : 0.199 3.520mv t   Su grafica es la siguiente b) ¿En qué tramo se tiene un mayor valor para la velocidad media y para el cual el menor valor? Se tiene el mayor valor en tramo PB3 y menor valor para el tramo AP. c) ¿Qué importancia tiene que las rectas se crucen antes o después del eje de coordenadas o sea cuándo 0t  ? La importancia de que: en el punto  t 0 se puede observar el valor de la Velocidad de ambas rectas en el punto P ya que al momento de intersecarse se llega una igualdad. Esta velocidad viene a ser la Velocidad instantánea en el punto P. Y si estas rectas no se cruzaran no podríamos hallar la Velocidad instantánea. 5.2. Para determinar la aceleración instantánea y = 0.1987x + 3.5204 R² = 0.9924 0.000 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 6.000 0 1 2 3 4 5 6 7 rapidez tiempo
  • 16. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe a. Con los datos de la Tabla II, y utilizando la ec. (8), trace en papel milimetrado una gráfica desplazamiento ∆𝒙, en un función del intervalo de tiempo (∆𝒕 )2 y a partir de ella determine la aceleración instantánea de la volante. En este caso para analizar los datos hacemos un cuadro donde la ecuación de la recta sea: Δx = a0 + a1Δt² Tramo Desplaz Δx (cm) Δt (s) iv (cm/s) ´ it (s) 2 ´ it (s2) iv t AA1 7 4.854 1.442 4.854 23.561 164.929 AA2 14 7.856 1.782 7.856 61.717 864.034 AA3 21 10.2 2.059 10.2 104.040 2184.840 AA4 28 11.772 2.379 11.772 138.580 3880.240 AA5 35 13.07 2.678 13.07 170.825 5978.872 AA6 42 14.442 2.908 14.442 208.571 8759.997  147 62.194 13.248 62.194 707.294 21832.91 2 Δx = a0 + a1Δt²  Hallando el valor de a0:           224 224 0 .. ttn txtxt a Donde : 6n 147x  cm 2 707.294t  s2 4 107075.985t  s4 2 21832.912x t   cm.s2
  • 17. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe   22 500264.802t  s2 0 107075.985 147 707.294 21832.912 6 107075.985 500264.802 a       0 2.094a  cm  Hallando el valor de a1: Donde : 6n 147x  cm 2 707.294t  s2 4 107075.985t  s4 2 21832.912x t   cm.s2   22 500264.802t  s2 1 6 21832.912 707.294 147 6 107075.985 500264.802 a       1 0.190a  cm/s²  Finalmente se obtiene la siguiente ecuación: 2 2.094 0.190x t    Calculo del error absoluto de “a0” y “a1”:          224 22 1 .. ttn xttxn a
  • 18. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 2 2.094 0.190x t    y = 4.4737x - 14.638 R² = 0.9764 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 2 4 6 8 10 12 14 desplazamiento Tiempo
  • 19. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Para “ao” se tiene:          224 42 0 )2( ).()'( ttnn txx a Donde. 6n 2 ( ') 1.423x x    cm2 2 707.294t  s2 4 107075.985t  s4   22 500264.802t  s2 0 (1.423)(107075.985) (4)(6 107075.985 500264.802) a     0 0.518a   cm Para “a1” se tiene:         224 2 1 )2( )'( tnn xxn a Donde. 6n (x - x')² t² (s 2 ) (t²)² (s 4 ) x (cm) t² (s 2 ) x” (cm) (cm 2 ) AA1 23.561 555.136 7 23.561 6.571 0.184041 AA2 61.717 3808.956 14 61.717 13.82 0.0324 AA3 104.040 10824.322 21 104.040 21.865 0.748225 AA4 138.580 19204.412 28 138.580 28.424 0.179776 AA5 170.825 29181.146 35 170.825 34.551 0.201601 AA6 208.571 43502.014 42 208.571 41.722 0.077284 S 707.294 107075.985 147.000 707.294 146.953 1.423 Tramo Datos de laboratorio Recta ajustada
  • 20. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 2 ( ') 1.423x x    cm2 2 707.294t  s2 4 107075.985t  s4   22 500264.802t  1 6(1.423) (4)(6 78086.266 376010.5608) a     1 1.063a   cm/s2 Entonces los errores de “a0”y “a1” son: 0 2.094 0.518a     0 2.612;1.576a  1 0.190 1.063a     1 1.253; 0.873a   : Por lo tanto las rectas ajustadas serán 2 2.094 0.518x t    2 0.190 1.063x t    Sabemos que la aceleración es igual a la pendiente de la recta: 1 0.518a  cm/s2………………… () 1 1.063a   cm/s2………………… () De la ecuación de la cinemática tenemos: 2 2 1 attvx o  ……………. (a)
  • 21. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe También sabemos que: 2 10 taax  ……………(b) De las ecuaciones (a) y (b) deducimos que: aa 2 1 1   12aa  Reemplazando en () y (), tenemos: 1.036a  cm/s2 2.126a   cm/s2 b. Con los dados de la Tabla II, y usando la ecuación (12)* y (14)* trace en papel milimetrado una gráfica vi-ti y a partir de ella determine la aceleración instantánea de la rueda. En este caso para analizar los datos hacemos un cuadro donde la ecuación de la recta se vi = a0 + a1ti’ Tramo t (s) x (cm) vi (cm/s) ti' (s) ti' ² (s2) ti'.vi (cm) AA1 4.854 7 1.442 4.854 23.561 6.999 AA2 7.856 14 1.782 7.856 61.717 13.999 AA3 10.2 21 2.059 10.2 104.040 21.002
  • 22. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe AA4 11.772 28 2.379 11.772 138.580 28.010 AA5 13.07 35 2.678 13.07 170.825 35.002 AA6 14.442 42 2.908 14.442 208.571 41.997 S 62.194 147 13.248 62.194 707.294 147.009  Hallando el valor de a0:           22 2 '' ''.' ii iiiii o ttn vttvt a Donde: 6n ' 62.194it  s 2 ' 707.294it  s2 .248iv  13 cm/s '. 147.009i it v  cm.s2   22 ' 500264.802it  s2 0 (707.294)(13.248) (62.194)(147.009) 6(707.294) 500264.802 a    0 -0.000458a  cm  Hallando el valor de a1:         221 '' '.'. ii iiii ttn vtvtn a Donde:
  • 23. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 6n ' 62.194it  s 2 ' 707.294it  s2 .248iv  13 cm/s '. 147.009i it v  cm.s2   22 ' 500264.802it  s2 1 6(147.009) (62.194)(13.248) 6(613.197) 376010.5608 a    1 0.000117a   cm/s²  Finalmente se obtiene la siguiente ecuación: 0.000458 0.000117 'i iv t     Determinamos los errores absolutos de ao y a1: Tramo Datos de laboratorio (vi - vi’)² (cm²/s²)ti' (s) ti' ² (s²) AA1 4.854 23.561 2.082 AA2 7.856 61.717 3.181 AA3 10.2 104.040 4.246 AA4 11.772 138.580 5.667 AA5 13.07 170.825 7.183 AA6 14.442 208.571 8.471 S 62.194 707.294 30.830
  • 24. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe Para ao :     )'')(2( '' 22 22 0        ii iii ttnn tvv a Donde: 2 ( ') 30.854i iv v  cm2/s2 ' 62.194it  s 2 ' 707.294it  s2   2 ' 500264.802it  s2 0 30.854 707.294 4(6 707.294 500264.802) a      0,0185oa   Para a1:     )'')(2( ' 22 2 1       ii ii ttnn vvn a Donde: 2 ( ') 30.854i iv v  cm2/s2 ' 62.194it  s 2 ' 707.294it  s2   2 ' 500264.802it  s2
  • 25. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe 1 6(30.854) 4(6 707.294 500264.802) a     no existe Entonces los valores son: 0 0.000458 0.0185a      0.019; 0.0120oa   1 0.000458 0a     1 0.000458a  Por lo tanto las rectas ajustadas serán: 0.019 0.000458 'i iv t   0.0120 0.000458 'i iv t    Los valores de a1 (pendiente de la recta) son las aceleraciones, entonces: 2 0.000458 /a cm s 2 0.000458 /a cm s  c. Con los datos de la Tabla III, trece una gráfica vi- ti y a partir de ella obtenga el valor de la aceleración instantánea de la volante.
  • 26. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe d. Compare los valores de aceleración obtenida en “a”, “b”, “c” ¿cuál cree ud. Que es el mejor valor para la aceleración? El mejor valor se obtuvo en “a”, porque el margen de error es más pequeño. e. ¿De qué forma influye el ángulo de inclinación de los rieles en la velocidad y de la aceleración instantáneas? ¿Cuál fue el ángulo que utilizó en su experimento? - Si el ángulo es demasiado grande la volante no rodaría, sino mas bien se deslizaría a través de los rieles. - Si el ángulo es muy pequeño, la volante no lograría moverse adecuadamente y se detendría en intervalos de tiempo. - En conclusión a la pregunta, Si el ángulo no es tan pequeño, ni tan grande la rueda rodaría sin deslizarse y produciéndome un movimiento adecuado. - El ángulo que utilizamos fue 27.53º y = 3.1625x - 1.7998 R² = 0.9778 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0.000 0.500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500 Título del gráfico
  • 27. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe f. ¿Cuáles cree que son las posibles fuentes de error de su experimento? Numere y explique. Los errores se produjeron por diferentes causas, ya aprendidas en el informe n°1, como pueden ser la mala calibración de los instrumentos, el desgasto de los materiales como el carril, la mesa al no tener un nivel exacto y también por parte del alumno al tomar las mediciones. Como por ejemplo los errores al tomar las medidas de tiempo, pudo deberse a lo gastado que se encuentra la batería del cronometro o el desgasto en algunas partes del riel dificultando el rodamiento en esos tramos. - La mala nivelación de los rieles o guías de la volante. - El Angulo apropiado de inclinación de la guía. - Los errores de medición por parte de la persona quien lo mide(la imprecisión) y entre otros. VI. DATOS ADJUNTOS: NIVELACION DE LA BASE DE LA GUIA
  • 28. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe VOLANTE EN MOVIMIENTO POR EL CARRIL
  • 29. FISICA I UNIVERSIDAD NACIONAL “SANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO” FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Segundo y tercer informe