Este documento resume los resultados de un experimento sobre incertidumbre en mediciones realizado en un laboratorio de física mecánica. Explica conceptos como valor más probable, error absoluto, error relativo y propagación de errores. Luego presenta los cálculos realizados para determinar estas medidas en diferentes ejercicios, como mediciones de tiempo, distancia, área y densidad, mostrando el valor más probable y la incertidumbre en cada caso.
INFORME DE LABORATORIO DE FISICA I - MEDICIONES Y TEORIA DE ERRORESJohn Nelson Rojas
MEDICION
Medir es comparar cuántas veces existe la unidad patrón en una magnitud física que se desea medir, por ejemplo si el largo de la pizarra es 2,10 m, entonces se dice que en esta longitud existe 2,10 veces la unidad patrón (1 metro patrón).
El resultado de una medición, es una cantidad cuya magnitud dice cuánto mayor o menor es la cantidad desconocida respecto de la unidad patrón correspondiente. El valor obtenido va acompañado de la unidad respectiva dada en un sistema de unidades perteneciente a cualquier sistema de unidades como: CGS, MKS, inglés, técnico, sistema internacional (SI).
INFORME DE LABORATORIO DE FISICA I - MEDICIONES Y TEORIA DE ERRORESJohn Nelson Rojas
MEDICION
Medir es comparar cuántas veces existe la unidad patrón en una magnitud física que se desea medir, por ejemplo si el largo de la pizarra es 2,10 m, entonces se dice que en esta longitud existe 2,10 veces la unidad patrón (1 metro patrón).
El resultado de una medición, es una cantidad cuya magnitud dice cuánto mayor o menor es la cantidad desconocida respecto de la unidad patrón correspondiente. El valor obtenido va acompañado de la unidad respectiva dada en un sistema de unidades perteneciente a cualquier sistema de unidades como: CGS, MKS, inglés, técnico, sistema internacional (SI).
El presente reporte de prácticas de laboratorio, tiene como propósito dar a conocer los resultados obtenidos en la práctica de mediciones e incertidumbre, presentando descritos todos los cálculos estadísticos, en función de las mediciones realizadas en el aula de clases, por instrumentos tales como, pie de rey y regla escolar.
Además contiene comentarios sobre lo aprendido, aspectos positivos y negativos, obstáculos que se presentaron en la realización de medidas en determinados objetos y en conclusión que medida es más precisa, el pie de rey o regla escolar
El presente reporte de prácticas de laboratorio, tiene como propósito dar a conocer los resultados obtenidos en la práctica de mediciones e incertidumbre, presentando descritos todos los cálculos estadísticos, en función de las mediciones realizadas en el aula de clases, por instrumentos tales como, pie de rey y regla escolar.
Además contiene comentarios sobre lo aprendido, aspectos positivos y negativos, obstáculos que se presentaron en la realización de medidas en determinados objetos y en conclusión que medida es más precisa, el pie de rey o regla escolar
Muchas de las decisiones tomadas en ingeniería se basan en resultados de medidas experimentales, por lo tanto es muy importante expresar dichos resultados con claridad y precisión. Los conceptos de magnitud física, unidades y medida se han estudiado en la primera lección de Fundamentos Físicos de la Informática y, como complemento, en este capítulo se pretende aprender a estimar los posibles errores en las medidas, así como la propagación de estos errores a través de los cálculos a los resultados, a expresar los resultados y a analizarlos. Dado que los contenidos de esta asignatura son fundamentalmente electricidad y magnetismo, en este curso haremos más hincapié en las medidas de magnitudes eléctricas.
Hay otros parámetros para cuantificar errores y expresar resultados de las medidas, basados en conceptos estadísticos, que no se tratarán en esta asignatura, pero que son igualmente importantes.
En este documento de errores en el tema de mediciones en metrología conoceremos los tipos de errores en metrología que encontraremos en un sistema de medición esos errores son sistemático, aleatorio, absoluto, relativo y porcentual, en este documento nos habla mucho de cómo identificar estos errores, calcularlos de manera eficaz y sencilla sobre sistemas de medición y aparatos de medición tipos de herramientas que utilizaremos o podemos utilizar para este proceso
En esta presentación encontramos lo que es con el tema de errores de medición ben metrología gracias a eso podemos saber que significa el error relativo, absoluto, aleatorio o estático, sistematico y obtener el error relativo porcentual lo cual este documento nod ayudara entender y conocer mejor estos temas
Directrices para la realización del informe de las prácticas de laboratorioJavier García Molleja
Guide for laboratory report made by students after laboratory sessions of Physics at Yachay Tech University (Urcuquí, Ecuador). Official guide during April-August 2017 semester.
Based on Ismael Mozo's work.
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Instrucciones del procedimiento para la oferta y la gestión conjunta del proceso de admisión a los centros públicos de primer ciclo de educación infantil de Pamplona para el curso 2024-2025.
2. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Resumen.
El presente informe es realizado con el fin de dar a conocer los resultados obtenidos a partir de la
experimentación en el laboratorio, partiendo de su fundamente teórico y usando datos ya dispuesto
en la guia del mismo, en este taller se logran conocer diferentes aspectos físicos, referentes a la
magnitud de algunos objetos, los errores o incertidumbres que se presentan en las diferentes
mediciones, el buen uso de las cifras significativas, etc. Por otra parte proporciona información
importante con lo respecto a la veracidad de un numero o medida.
Objetivos.
Los objetivos de esta práctica son analizar los factores, a tener en cuenta, para determinar el valor
experimental de una magnitud física. Así como determinar el número adecuado de cifras
significativas en diferentes mediciones, por otra parte se busca calcular el error experimental en
las mediciones realizadas. Además lograr conocer diferentes unidades de medición y aplicar las
diferentes fórmulas y leyes que nos presenta la guia para la correcta resolución de problemas
matemáticos o físicos.
Desarrollo teórico.
La incertidumbre en las mediciones principalmente afecta a las magnitudes físicas. Una magnitud
física es un fenómeno o una sustancia susceptible de ser medida. Algunos ejemplos son la longitud,
la potencia, la velocidad, etc…
Una incertidumbre afecta la precisión y exactitud de los instrumentos de medición, la interacción
del método de medición con la magnitud a medir, así como la definición del objeto a medir y la
influencia del observador u observadores que realizan la medición.
En ciencias e ingeniería el error o incertidumbre se expresa como:
Donde 𝑥̅ es el valor representativo de la medición y ∆𝑥 la incertidumbre absoluta o error absoluto.
Las Cifras significativas son aquellas que tienen un significado real y, por tanto, aporta alguna
información. Las cifras significativas contribuyen a la exactitud de una medida, por ejemplo, dese
la medida 3,721 y 3,7 de la primera medida se puede decir que es más exacto que el segundo pues
posee un mayor número de cifras significativas.
La combinación de incertidumbres se aplica para determinar el error en la variable desconocida
a partir de las incertidumbres en las variables conocidas. A este proceso se le conoce como
propagación de errores y existen diferentes formas de su determinación. Algunas son:
Suma de magnitudes afectadas de error.
Diferencias de magnitudes afectas por error.
𝒙̅ − ∆𝑥 ≤ 𝒙̅ ≤ 𝒙̅ + ∆𝑥
En ambos casos se suman o restan,
tanto las magnitudes como los
errores absolutos.
3. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Producto de una magnitud afecta por error de un número exacto.
Cociente de una magnitud afecta de error por un número exacto.
Productos de dos magnitudes afectadas de error.
Cociente de dos magnitudes afectas de error.
Detalles experimentales.
La metodología usada para la adquisición de datos experimentales consistió en la previa lectura de
la práctica a desarrollar, posteriormente y analizando las explicaciones del docente encarado, el
cual resolvía las dudas que había al respecto del tema, se hizo la posterior aplicación de fórmulas.
En los primeros ejercicios como la parte teórica de la práctica, el orden de complejidad va
aumentando, por lo tanto los primeros pasos son, aplicación de las primeras formulas a dichos
ejercicio. Estos mismos no representan mucha complejidad, pues se hace una simple sustitución
de variables para encontrar unos resultados.
Por otra parte, junto al grupo se analizaba y trataba de comprender cada ejercicio, y resolviendo
cada inquietud que surgía de dicho análisis con la ayuda de docente, el cual daba una respuesta
satisfactoria del mismo. Esto proceso si aplico durante todo el taller hasta completar cada uno de
los ejercicios.
Resultados experimentales.
Ejercicios.
1. Cuatro estudiantes, midieron el tiempo que tardaba un carrito en recorrer cierta distancia
obteniendo los siguientes valores: 3,01s; 3,11s; 3,20; 3,15s. Determine:
a. El valor más probable.
b. Errores absoluto y relativo de cada medida.
a. 𝑥̅ =
3.01+3.11+3.20+3.15
4
𝑥̅ = 3.1175s
b. ∆𝑥 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
a. ∆𝑥 = |3.01-3.1175|= 0.1075
b. ∆𝑥 = |3.11-3.1175|= 0.0075
c. ∆𝑥 = |3.20-3.1175|= 0.0825
d. ∆𝑥 = |3.15-3.1175|= 0.0325
𝜺 𝒙 =
∆𝒙
𝑥̅
a) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟏𝟎𝟕𝟓
3.1175
= 0.0345
b) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟎𝟕𝟓
3.1175̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
=0.0024
c) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟖𝟐𝟓
3.1175̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
=0.0265
d) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟑𝟐𝟓
3.1175
=0.0104
4. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
2. Se muestran a continuación los resultados de siete mediciones de distancia recorrido en cm
por un carrito de laboratorio: 2.83; 2.82; 2.84; 2.86; 2.85; 2.82; 2.85 Determinar:
a. El valor más probable.
b. Error absoluto, error relativo y error porcentual de la 3º y 4º medición. Comparar
los errores de estas dos mediciones y decir qué medida es mejor.
c. Escriba la distancia más probable con su respectiva incertidumbre.
3. Durante un experimento se determina la altura desde la que se deja caer un cuerpo y el
tiempo que tarda en llegar al piso, obteniéndose los siguientes resultados.
h = 6.90cm ± 0.05cm
t = 1.15s ± 0.02s
Calcular para cada medición:
a. Incertidumbre relativa
b. Incertidumbre porcentual
c. Indicar que medición es más precisa.
a. 𝑥̅ =
2.83+2.82+2.84+2.86+2.85+2.82+2.85
7
𝑥̅ = 2.8386
b. ∆𝑥 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
e. ∆𝑥 = |2.84-2.8386|= 0.0014
f. ∆𝑥 = |2.86-2.8386|= 0.0214
𝜺 𝒙 =
∆𝒙
𝑥̅
a) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟎𝟏𝟒
2.8386
= 0.0005 0.0005*100= 0.05%
b) 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟐𝟏𝟒
2.8386̅̅̅̅̅̅̅̅̅̅
=0.0075 0.0075*100=0.75%
La mejor medida es la segunda, ya que es la cifra más cercana al valor
más probable, además representa el 0.05% respecto a 0.75% de error, es
decir representa un error muy mínimo.
a) 𝜺 𝒙 =
∆𝒙
𝑥̅
a. 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟓
6.90
= 0.00725 b. 0.0072*100= 0.72%
𝐚. 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟐
1.15̅̅̅̅̅̅
= 0.0174 b. 0.0174*100=1.74%
La medida más precisa es la de la altura pues su error es del 0.72%
respecto a 1.74% del tiempo.
5. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
4. ¿Cuál de las siguientes mediciones es más precisa? Justifica
a) m = 246 ± 2
b) t = 2.26 ± 0.05
c) h = 2.32 ± 0.12
5. Se miden los lados de un rectángulo con la intención de medir su área, obteniéndose los
siguientes resultados:
A=14.4 cm ± 0.1cm
B=9.0 cm ± 0.2cm
Calcular:
a. Incertidumbre porcentual de cada medición.
b. Valor más probable de la superficie.
c. Incertidumbre porcentual de la superficie
d. Resultado de la medición de la superficie.
a) 𝜺 𝒙 =
∆𝒙
𝑥̅
a. 𝜺 𝒙 =
𝟐
246
= 0.0081 0.0081*100= 0.81%
b. 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟓
2.26̅̅̅̅̅̅
= 0.0022 0.0022*100=0.22%
c. 𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟏𝟐
2.32̅̅̅̅̅̅
= 0.0517 0.0517*100=5.17%
La medida más precisa es la b. o el tiempo ya que el error es de 0.22%
respecto al resto que superan dicha cifra.
a)
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟏
14.4
= 0.007 0.007 *100= 0.7%
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟐
9.0̅̅̅̅
= 0.022 0.022*100=2.2%
b)
Area= b*h
Area=14.4*9.0
Area= 129.6 cm2
c)
A=14.4cm±0.1cm
14.4-0.1 = 14.3 cm
14.4+0.1 = 14.5 cm
6. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
6. Si el lado de un cuadrado es de 9.2 ± 0.2 mm, Determinar con su respectiva incertidumbre:
a. Su perímetro
b. Su área
B=9.0 cm±0.2 cm
9.0 -0.2 = 8.8 cm
9.0 + 0.2 = 9.2 cm
S1 = 14.3*8.8=125.84 cm2
S1 = 14.5*9.2=133.4 cm2
S =
125.85+133.4
2
= 129.6 𝑐𝑚2
∆𝑆 = |125.84-129.6|= 3.8
∆𝑆 = |133.4-129.6| = 3.8
∑ ∆𝑠 =
7.6
2
= 3.8
𝜺 𝒔 =
𝟑.𝟖
129.6
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟑𝟐𝟏 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟑𝟐𝟏 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐. 𝟗𝟑𝟐𝟏%
d)
La medición de la superficies es: 129.6 ± 3.8 cm2
a)
𝑥 ± ∆𝑥 = (𝑎 + 𝑏) ± (∆𝑎 + ∆𝑏)
𝑥 ± ∆𝑥 = (9.2 + 9.2 + 9.2 + 9.2) ± (0.2 + 0.2 + 0.2 + 0.2)
𝑥 ± ∆𝑥 = (36.8) ± (0.8)
𝐏𝐞𝐫𝐢𝐦𝐞𝐭𝐫𝐨 = 36.8 ± 0.8𝑚𝑚
b)
𝑥 ± ∆𝑥 = 𝑎𝑏 ± (
∆𝑎
𝑎
+
∆𝑏
𝑏
) 𝑎𝑏
𝑥 ± ∆𝑥 = 9.2 ∗ 9.2 ± (
0.2
9.2
+
0.2
9.2
) 9.2 ∗ 9.2
𝒙 ± ∆𝒙 = 𝟖𝟒. 𝟔𝟒 ± (
𝟎. 𝟐
𝟗. 𝟐
+
𝟎. 𝟐
𝟗. 𝟐
) 𝟖𝟒. 𝟔𝟒
𝑥 ± ∆𝑥 = 84.64 ± (0.0435)84.64
𝐀𝐫𝐞𝐚 = 𝟖𝟒. 𝟔𝟒 ± 𝟑. 𝟔𝟖𝑚𝑚2
7. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
7. Calcular la densidad de un cuerpo y el error porcentual, sabiendo que si masa = 523 ± 2g
y su volumen = 310 ± 4cm3
8. Suponga que se mide el diámetro D de un disco y obtuvo D= 50.06 ± 0.03mm.
A partir del valor obtenido:
a) Calcular el radio con sus incertidumbre
b) Calcular el perímetro del disco con su incertidumbre
c) Calcular el área de la superficie del disco con su incertidumbre.
𝐷 = 𝑚/𝑣
𝑥 ± ∆𝑥 =
𝑎
𝑏
± (
∆𝑎
𝑎
+
∆𝑏
𝑏
)
𝑎
𝑏
𝑥 ± ∆𝑥 =
523
310
± (
2
523
+
4
310
)
523
310
𝑥 ± ∆𝑥 =
523
310
± (0.017)
523
310
𝑥 ± ∆𝑥 = 1.69 ± (0.017)1.69
𝑫𝒆𝒏𝒔𝒊𝒅𝒂𝒅 = 1.69 ± 0.029𝑔/𝑐𝑚3
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟐𝟗
1.69
= 0.017 0.017 *100= 1.7%
a)
𝒓 = 𝑫/𝟐
𝑥 ± ∆𝑥 = (
𝑎
𝑚
±
∆𝑎
𝑚
)
𝑥 ± ∆𝑥 = (
50.06
2
±
0.03
2
)
𝒓 = 𝟐𝟓. 𝟎𝟑 ± 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝒎𝒎
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟏𝟓
25.03
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑
𝜺 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑%
b)
𝑷 = 𝑫 ∗ 𝝅
𝑥 ± ∆𝑥 = 𝑥𝜋 ± ∆𝑥𝜋
𝑥 ± ∆𝑥 = 𝜋(50.06) ± 𝜋(0.03)
𝑥 ± ∆𝑥 = 157.27 ± 0.09425
𝑷𝒆𝒓𝒊𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 = 𝟏𝟓𝟕. 𝟐𝟕 ± 𝟎. 𝟎𝟗𝟒𝟐𝟓𝒎𝒎
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟗𝟒𝟐𝟓
157.27
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑
𝜺 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟎𝟓𝟗𝟗𝟑%
8. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
9. El área de un rectángulo se reporta como 45.8 ± 0.1cm2
y una de sus dimensiones
se reporta como 10.0±0.1𝑐𝑚. Cuál será el valor y la incertidumbre de la otra
dimensión del rectángulo?
𝑨 = 𝑳 𝟏 ∗ 𝑳 𝟐
𝑨/𝑳 𝟏 = 𝑳 𝟐
𝑥 ± ∆𝑥 =
45.8
10.0
± (
0.1
45.8
+
0.1
10.0
)
45.8
10.0
𝑥 ± ∆𝑥 = 4.58 ± (0.0122)4.58
𝑳 𝟐 = 𝟒. 𝟖𝟓 ± 𝟎. 𝟎𝟓𝟔𝒄𝒎
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟓𝟔
4.85
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟏𝟓𝟓
𝜺 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟏𝟓𝟓 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏. 𝟏𝟓𝟓%
c)
r2:
𝑥 ± ∆𝑥 = 25.03 ∗ 25.03 ± (
0.015
25.03
+
0.015
25.03
)25.03 ∗ 25.03
𝑥 ± ∆𝑥 = 626.5009 ± (0.0011986)626.5009
𝒓 𝟐
= 𝟔𝟐𝟔. 𝟓𝟎𝟎𝟗 ± 𝟎. 𝟕𝟓𝟎𝟗𝒎𝒎
𝑨𝒓𝒆𝒂 = 𝝅 ∗ 𝒓 𝟐
𝑥 ± ∆𝑥 = 𝑥𝜋 ± ∆𝑥𝜋
𝑥 ± ∆𝑥 = 𝜋(626.5009) ± (0.7509)𝜋
𝑨𝒓𝒆𝒂 = 𝟏𝟗𝟔𝟖. 𝟐𝟏𝟏 ± 𝟐. 𝟑𝟓𝟗𝟎𝟐𝟐𝒎𝒎
𝜺 𝒙 =
𝟐. 𝟑𝟓𝟗𝟎𝟐𝟐
1968.211
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟗𝟖𝟓𝟔𝟏𝟓
𝜺 𝒙 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟏𝟗𝟖𝟓𝟔𝟏𝟓 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟎. 𝟏𝟏𝟗𝟖𝟓𝟔𝟏𝟓%
10. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
11. Determine las cifras significativas.
Medida Numero de cifras
significativas
0.002 cm 1 cifras significativas
25.2 s 3 cifras significativas
45 m 2 cifras significativas
3.2 cm 2 cifras significativas
0.46 m 2 cifras significativas
0.032 kg 2 cifras significativas
12.809 s 5 cifras significativas
0.305 m 3 cifras significativas
61.08 kg 4 cifras significativas
573 s 3 cifras significativas
Conclusiones.
En el trabajo realizado anteriormente acerca de la incertidumbre, se pueden sacar algunas
conclusiones tales como que, las cifras significativas contribuyen a una mejor exactitud y precisión
a la hora de hacer medidas u obtener algún tipo de resultado numérico, así mismo, nos permiten
conocer que tan preciso es algún instrumentó de medida, por otra parte la incertidumbre está
estrechamente ligada a la anterior pues de igual forma, una incertidumbre o error, como se le
conoce comúnmente, es menor conforme el número de dígitos significativos que posea, entre más
cerca del 0 este un número, más preciso es el instrumento de medida.
Además el conocimiento que brindo este taller acerca como calcular % de error y demás formulas
físicas y/o matemáticas, contribuyen a la mejor compresión de que tan cercano es un número a su
valor teórico p verdadero.
Por otra parte, en los problemas matemáticos anteriormente resueltos, se puede apreciar como en
una medición influye un cierto grado de incertidumbre o error.
11. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTERPRETACIÓN DE GRAFICAS
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander.
Norte de Santander.
Física Mecánica
Septiembre 2018
12. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
Las gráficas son representaciones pictóricas de pares ordenados de puntos. No es extraño que la
interpretación de una serie de mediciones sea más fácil a través de análisis de un gráfico bien
confeccionado que a partir de una tabla construida con los resultados de las mediciones. La
confección e interpretación de gráficos es de gran importancia tanto en el análisis teórico como en
el experimental. En esta Sección trataremos brevemente el tema de la interpretación de gráficos.
El Apéndice B trata con detalle el tema de su confección.
Muchas leyes físicas implican una proporcionalidad entre dos cantidades medibles
experimentalmente. Por ejemplo, la ley de Hooke establece que el estiramiento de un resorte es
proporcional a la fuerza que lo deforma, y la segunda ley de Newton establece que la aceleración
de un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada. Muchos experimentos de laboratorio están
diseñados para verificar esta clase de proporcionalidad.
13. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En el laboratorio de interpretación de graficas se busca mediante la práctica, ubicar en el plano
cartesiano una serie de puntos o datos ya dados para luego interpolar o extrapolar según sea
necesario, y así conocer qué tipo de curva se forma y además calcular siempre y cuando sea
necesario ciertos valores, como por ejemplo la pendiente, el error relativo, posición de objetos etc.
14. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
Objetivo General
Construir gráficos, usando los pasos correspondientes, además rectificar si es necesario y encontrar
la relación (ecuación) que lo representa.
Objetivos específicos
Analizar tablas de datos experimentales
Inferir la importancia de análisis de graficas obtenidas en papel milimetrado, encontrar
pendientes, linealizar y calcular errores de medición.
Utilizar las gráficas para la obtención de las relaciones funcionales entre dos magnitudes
físicas.
15. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
En la elaboración de graficas se deben tener algunos aspectos importantes, primero debe iniciarse
con la elaboración de una tabla de los datos, los cuales pueden disponerse en columnas o en filas.
Toda tabla debe llevar un título explicativo que indique el significado de los datos y la forma como
fueron obtenidos.
Uno de los requisitos más importantes de un gráfico, es la elección de escalas para los dos ejes de
coordenadas. Debe tenerse presente que un gráfico de datos de laboratorio carece de significado si
no se identifica cada eje con la cantidad medida y las unidades utilizadas para medir. Algunas
sugerencias para la elaboración de gráficas se presentan a continuación:
• Poner un título al gráfico que sea conciso y claro.
• Seleccionar una escala que facilite la representación y la lectura. Se deben elegir escalas
que puedan subdividirse fácilmente. Valores recomendables son 1, 2, 5 y 10 unidades por
escala de división. No se recomiendan escalas como 3, 7, 6, 9 debido a que hacen difícil la
localización y la lectura de los valores en el gráfico. Procurar que el gráfico ocupe la mayor
parte de hoja de papel.
• No es necesario representar ambas cantidades en la misma escala, ni que comience en cero.
• Representar todos los datos observados. Demarcar claramente los puntos experimentales
con un punto dentro de un pequeño círculo, o dentro de un triángulo, o algún otro símbolo
semejante. Unir el mayor número de puntos con una curva suave, de modo que aquellos
que queden por fuera de la curva queden igualmente repartidos por encima y por debajo.
Si el gráfico no es una recta, puede utilizarse para el trazado una plantilla especial llamada
curvígrafo.
16. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DETALLES EXPERIMENTALES
La metodología usada para la adquisición de datos experimentales consistió en la previa lectura de
la práctica a desarrollar, posteriormente y analizando las explicaciones del docente encarado, el
cual resolvía las dudas que había al respecto del tema, se hizo la posterior aplicación de fórmulas.
Se analizó el desarrollo de las gráficas y se hizo un previo apunte de datos en el cuaderno de notas.
17. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. En el laboratorio de Física se realizó el montaje de un movimiento rectilíneo uniforme y se
obtuvo la tabla de datos No. 1.
t (s) 0.033 0.067 0.1 0.133 0.167 0.2 0.233 0.267 0.3 0.333
v (m/s) 1.08 1.50 1.64 1.96 2.34 2.66 3.11 3.48 3.66 3.84
Grafique x vs. t. (utilice el método de interpolación)
1,08
1,5
1,64
1,96
2,34
2,66
3,11
3,48
3,66
3,84
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
Velocidad
Tiempo
Velocidad vs Tiempo
Velocidad
18. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Tiempo Velocidad
0,033 1,08
0,067 1,5
0,1 1,64
0,133 1,96
0,167 2,34
0,2 2,66
0,233 2,95
¿Qué forma tiene la curva?
La grafica nos muestra una línea recta, ya que la distancia es directamente
proporcional con el tiempo.
Encuentre la pendiente y su error relativo
𝑚 =
𝑦2 − 𝑦1
𝑥2 − 𝑥1
𝑚 =
2.95−1.64
0.233−0.100
= 9,85
1,08
1,5
1,64
1,96
2,34
2,66
2,95
3,48
3,66
3,84
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35
VELOCIDAD
TIEMPO
INTERPOLADA
Velocidad
X1 X2
Y1
Y2
X1
X2
Y1
Y2
19. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
∆𝑥 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
1. ∆𝑥 = |0.033-0,1833|= 0,1503
2. ∆𝑥 = |0.067-0,1833|= 0,1163
3. ∆𝑥 = |0.100-0,1833|= 0,0833
4. ∆𝑥 = |0.133-0,1833|= 0,0503
5. ∆𝑥 = |0.167-0,1833|= 0,0163
6. ∆𝑥 = |0.200-0,1833|= 0,0167
7. ∆𝑥 = |0.233-0,1833|= 0,0497
8. ∆𝑥 = |0.267-0,1833|= 0,0837
9. ∆𝑥 = |0.300-0,1833|= 0,1167
10. ∆𝑥 = |0.333-0,1833|= 0,1497
∆𝑥̅̅̅̅ =
∑∆𝑥
𝑛
∆𝑥̅̅̅̅ =
0,833
10
∆𝑥̅̅̅̅ = 0,0833
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
0,0833
0,1833
∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟒𝟓. 𝟓%
De acuerdo con la gráfica obtenida. ¿Qué relación existe entre la posición y el
tiempo?
La relación que existe es que son directamente proporcionales, es decir, a medida
que aumenta la distancia, el tiempo también lo hace.
Encuentre la ecuación de la gráfica obtenida.
Punto (0.233; 2.95)
2.95 9,85(0.233) b
2.95 2.2951 b
2.95 - 2.2951 = b
𝟎. 𝟔𝟓𝟒𝟗 = b
Y=9.85t + 0.6549
Determine la velocidad del móvil cuando t = 0.150 s
0.033+ 0.067+ 0.1+ 0.133+ 0.167+ 0.2+ 0.233+ 0.267+ 0.3+ 0.333
𝑥̅ =
10
𝑥̅ = 0,1833
20. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
V=9.85t + 0.6549
V=9.85(0.150) + 0.6549
V=2.1324 (m/s)
2. En el montaje de laboratorio de caída libre se obtuvo la tabla No.2
y(cm) 0.0 3.3 10.0 20.6 35.9 55.6 79.9 108.6 141.2
t(s) 0.000 0.075 0.150 0.223 0.300 0.375 0.450 .0525 0.600
t2
Grafique x vs. t. (utilice el método de interpolación)
¿Qué forma tiene la curva?
La grafica muestra una curva creciente con respecto de la distancia sobre el tiempo.
0 3,3
10
20,6
35,9
55,6
79,9
108,6
141,2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
Velocidad
Tiempo
Velocidad vs Tiempo
VELOCIDAD
21. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Compare su resultado con la ecuación y = 1/2 gt2
g= 980 cm/s2
a) y = 1/2 (980)02
= 0 cm
b) y = 1/2 (980)0.0752
= 2.75625 cm
c) y = 1/2 (980)0.1502
= 11.025 cm
d) y = 1/2 (980)0.2232
= 24.37 cm
e) y = 1/2 (980)0.3002
= 44.1 cm
f) y = 1/2 (980)0.3752
= 68.91 cm
g) y = 1/2 (980)0.4502
= 99.255 cm
h) y = 1/2 (980)0.5252
= 135.06 cm
i) y = 1/2 (980)0.6002
= 176.4 cm
Complete la tabla 2. Calcule los valores de t2
. Linealice la
curva graficando y vs t2
y encuentre la pendiente de este
gráfica.
03,3
10
20,6
35,9
55,6
79,9
108,6
141,2
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Velocidad
Tiempo
Velocidad vs Tiempo 2
Y vs t`2
y(cm) 0.0 3.3 10.0 20.6 35.9 55.6 79.9 108.6 141.2
t2 0 0,005625 0,0225 0,049729 0,09 0,140625 0,2025 0,275625 0,36
0 cm
3,3 cm
10 cm
20,6 cm
35,9 cm
55,6 cm
79,9 cm
108,6 cm
141,2 cm
22. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Pendiente = m
𝑚 =
𝑦2 − 𝑦1
𝑥2 − 𝑥1
𝑚 =
79.9−55.6
0.2025−0.140625
= 392.727
¿Con el valor de la pendiente encontrada es posible encontrar el valor de g en esta
práctica? ¿Cómo?
Si. Despejando g de la ecuación y = 1/2 gt2
y reemplazando los valores de y, y t2.
,
esto sería igual a g = 2y/t²
23. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
CONCLUSIONES
Las representaciones gráficas nos permiten establecer en muchos casos, la relación matemática
entre dos cantidades. De esta manera, podemos representar el conocimiento adquirido sobre, por
ejemplo, el movimiento de un objeto, de una manera mucho más compacta: mediante una ecuación
matemática. En la gráfica “Distancia Vs. Tiempo”, se obtiene una curva que matemáticamente es
la mitad de una parábola. En este tipo de gráficas la variable independiente es siempre el tiempo y
la variable dependiente es la velocidad.
24. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
BIBLIOGRAFIA.
Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica)
WEBGRAFIA.
laboratoriodefisica-140430210447-phpapp02.mht
25. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
MEDIDAS PEQUEÑAS
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander.
Norte de Santander.
Física Mecánica
Septiembre 2018
26. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
Al realizar el proceso de medición, el valor obtenido y asignado a la medida diferirá probablemente
del “valor verdadero”. En el proceso de medición únicamente pretendemos estimar de forma
aproximada el valor de la magnitud medida. Para ello debemos dar un número con sus unidades y
una estimación del error. Independientemente de cuán próximas estén las divisiones en una regla,
hay un límite de precisión del cual no se puede medir. Toda medida hecha con cualquier tipo de
instrumento de medición tiene un error inevitable.
27. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En el laboratorio de interpretación de graficas se busca mediante la práctica, ubicar en el plano
cartesiano una serie de puntos o datos ya dados para luego interpolar o extrapolar según sea
necesario, y así conocer qué tipo de curva se forma y además calcular siempre y cuando sea
necesario ciertos valores, como por ejemplo la pendiente, el error relativo, posición de objetos etc.
28. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Medir algunas magnitudes, en varios objetos, utilizando diferentes instrumentos de
medidas y reportar los resultados especificando las incertidumbres.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Determinar experimentalmente el valor de 𝜋 con su incertidumbre
2. Adquirir habilidad en el manejo de la regla, el calibrador y el tornillo micrométrico.
29. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
La medida de longitud, utilizando una regla dividida en mm, permite obtener resultados hasta el
mm aproximadamente. Sin embargo, se debe tener en cuenta que los dos extremos del objeto que
se mide, deben coincidir con las divisiones de la regla, lo cual lleva una incertidumbre, puesto que
uno de los extremos puede quedar entre dos divisiones consecutivas.
El calibrador el tornillo micrométrico eliminan estos errores, puesto que por medio del vernier y
del tambor se realizan mediciones con mayor precisión.
El Calibrador
El calibrador consta de una regla, a lo largo de la cual se desliza un vernier (regla más pequeña),
la forma de lectura la ilustra el orientador del laboratorio.
La lectura se hace de la siguiente manera
Lectura = parte entera + parte decimal
Parte entera = sd donde s, es el número de divisiones que hay desde la raya del cero hasta de la
regla hasta la raya del cero del vernier (nonio), y d, es el valor de una división de la regla.
Parte decimal = nC donde n, es el número de la raya del vernier que más coincida con una de las
rayas de la regla, y C es la apreciación del calibrador.
C = (valor de una división de la regla / número de divisiones del nonio).
El Tornillo Micrométrico
El tornillo micrométrico consta de un cilindro con una escala y un tambor con cincuenta divisiones.
Al girar el tambor una vuelta la línea del tambor del borde se aleja 0.5 mm. A lo largo del eje, esto
se define como paso del tornillo, la forma de lectura la ilustra el orientador del laboratorio.
30. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
La lectura se hace de la siguiente manera:
Lectura = parte entera + parte decimal
Parte entera = sd donde s, es el número de divisiones que hay en la escala del cilindro hasta la
posición del tambor, y d, es el valor de una división de la escala del cilindro.
Parte decimal = nC donde n, es el numero de divisiones que ha avanzado el tambor a partir de la
parte entera , y C es la apreciación del tornillo dada por.
C = (paso del tornillo / numero de divisiones del tambor).
Paso del tornillo = lo que avanza el tornillo en la escala del cilindro cuando en tambor da una
vuelta = ½ mm.
Tiempo de reacción de una persona.
El tiempo de reacción es el tiempo que media entre la estimulación de un órgano sensorial y el
inicio de una respuesta o una reacción. Hablamos de tiempo de reacción simple cuando se usa un
único estímulo y se mide el tiempo transcurrido entre la aparición del estímulo y el comienzo de
la respuesta.
El tiempo de reacción disyuntivo se da cuando se presentan dos estímulos, cada uno con una
respuesta (por ejemplo apretar con la mano izquierda si sale un número par y con la derecha si es
impar).
Tiempo de reacción de elección lo encontramos cuando ante dos estímulos sólo se responde a uno
(sólo apretamos si es número par).
El tiempo de reacción ante un estímulo incrementa en función de la cantidad de información que
necesite procesarse, esto implica que un tiempo de reacción disyuntivo será generalmente mayor
que un tiempo de reacción simple en un mismo individuo.
Otro factor que afecta el tiempo de reacción es la modalidad sensorial a través de la cual se presente
el estímulo, ya que algunas vías sensoriales requieren mayor procesamiento que otras. Por ejemplo,
un estímulo presentado en la modalidad visual requiere un mayor procesamiento que otro
presentado en la modalidad auditiva.
31. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. Con los datos de la tabla 1, complete la tabla 4.
2. Determine el valor promedio para el diámetro y el espesor de las monedas con su
respectiva incertidumbre.
MONEDA 1. REGLA
Diámetro
𝑥̅ =
23+22+23+23
4
𝑥̅ = 22.75
∆𝑥𝑖 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
∆𝑥 = |23-22.75| = 0.25
∆𝑥 = |23-22.75| = 0.25
∆𝑥 = |22-22.75| = 0.75
∆𝑥 = |23-22.75| = 0.25
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.25 + 0.25 + 0.75 + 0.25
4
= 0.375
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟑𝟕𝟓
22.75
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟔𝟓 𝟎. 𝟎𝟏𝟔𝟓 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟏. 𝟔𝟓%
Espesor
𝑥̅ =
1.5+1.5+1.5+1.6
4
𝑥̅ = 1.525
∆𝑥𝑖 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
∆𝑥 = |1.5-1.525| = 0.025
∆𝑥 = |1.5-1.525| = 0.025
∆𝑥 = |1.5-1.525| = 0.025
∆𝑥 = |1.6-1.525| = 0.075
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.025 + 0.025 + 0.075 + 0.025
4
= 0.0375
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟑𝟕𝟓
1.525
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟒𝟔 𝟎. 𝟎𝟐𝟒𝟔 ∗ 𝟏𝟎𝟎 = 𝟐. 𝟒𝟔%
41. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
𝑥̅ =
16.02+16.04+16.03+16
4
𝑥̅ = 16.0225 mm
∆𝑥𝑖 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
∆𝑥 = |16.02-16.0255| = 0.0055
∆𝑥 = |16.04-16.0255| = 0.0145
∆𝑥 = |16.03-16.0255| = 0.0045
∆𝑥 = |16-16.0255| = 0.0255
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.0055 + 0.0145 + 0.0045 + 0.0255
4
= 0.012375
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟏𝟐𝟑𝟕𝟓
16.0225
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟕𝟕𝟐
Valor promedio: 16.0255 ± 0.000772
3. ¿A qué se atribuye la diferencia en las medidas del diámetro y el espesor de las
monedas al realizarlas con diferentes instrumentos?
La diferencias de las medidas del diámetro y el espesor de las monedas al medirlas con los
diferentes instrumentos es precisamente, por la exactitud y presión de cada uno de estos,
pues hay algunos que son capaces de medir con más cifras significativas y un menor error
o incertidumbre.
4. ¿A qué se atribuye la diferencia en las medidas delos diámetros de la arandela?
Las diferencias de las medidas de los diámetros de las arandelas se atribuyen a que al igual
que las monedas su forma no es totalmente circular por pequeñas diferencias. Así como el
instrumento utilizado hace dicho resultado varié a un más.
5. ¿Con cuántas cifras decimales escribe usted sus medidas cuando utiliza
consecutivamente una regla graduada en milímetros, un calibrador y un tornillo
micrométrico?
Diámetro esfera 2
𝑥̅ =
16.73+16.60+16.21+17
4
𝑥̅ = 16.635 mm
∆𝑥𝑖 = |𝑥𝑖-𝑥̅|
∆𝑥 = |16.73-16.635| = 0.095
∆𝑥 = |16.60-16.635| = 0.035
∆𝑥 = |16.21-16.635| = 0.425
∆𝑥 = |17-16.635| = 0.365
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.095+0.035+0.425+0.365
4
= 0.23
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟐𝟑
16.635
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟒
Valor promedio: 16.635 ± 0.014 mm
42. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Con la regla es un poco difícil utilizar decimales puesto que solo alcanza medidas en
milímetros. Con el calibrador e igualmente con el tornillo micrométrico suelo utilizar
medidas con 2 decimales
6. ¿A que crees que se deban las diferencias encontradas por usted, al realizar las
medidas con el tornillo micrométrico, el calibrador y la regla graduada en
milímetros?
En primer lugar la regla tiene mayor porcentaje de error, pues este es de 1 mm, así mismo
es el instrumento menos exacto y preciso a la hora de medir, debido que su funcionamiento
lo basa en tomar una medición de forma casi entera, por otra parte los demás instrumentos
funcionan para que expresen mayor número de cifras significativas, hecho que se ve
reflejado en una mejor medición. Cada cual varía según su incertidumbre y capacidad de
expresar un número con más decimales.
7. ¿Qué semejanzas y diferencias encuentra usted entre un calibrador y un tornillo
micrométrico?
El calibrador mide hasta centésimas de milímetro.
El calibrador es utilizable para medir espesores como el de una hoja de papel.
El micrómetro mide hasta milésimas de milímetro. Por ejemplo, para medir el grosor de
una fibra óptica.
El calibrador se usa cuando hay piezas grandes, mayores a una pulgada.
El micrometro se usa cuando hay que medir piezas menores a 1 pulgada.
8. Escriba al menos tres criterios que usted tomaría para decidir que instrumento de
medición usar entre un calibrador, un tornillo micrométrico y una regla graduada en
milímetros, para realizar la medición de una pieza en un proceso de manufactura.
Para los casos en los que se necita una medida superficial, se recomendaría utilizar una
regla graduada en milímetros, pues solo se necesitaría una medida aproximada a un
supuesto valor teórico y que preferiblemente va a ser entero. Para casos en los que hay que
medir piezas de tamaños más grandes, es decir mayores a 1 pulgada y que además este
valor se más cercano a un valor teórico, se recomendaría utilizar el calibrador pie de rey,
por otra parte el micrómetro sería necesario para la medición de piezas con un tamaño no
tan prominente, y que a su vez la medición sea muy precisa.
Por lo tanto los criterios más importantes que se tomarían a la hora es elegir algún
instrumento, serian el tamaño, que tan precisa se requiere la medición y la forma del objeto
a medir.
CONCLUSIONES
43. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Es factible la medición de magnitudes de longitudes o de espesores sumamente pequeños, es decir
de menos de 1 mm, con el Calibrador, tomando en cuenta el tipo de sensibilidad que este llega a
percibir.
Se demostró que la medición de un objeto depende en gran parte, la forma como fue creado y las
capacidad de medir más valores que como lo haría una regla graduada en milímetros.
Así mismo se hizo el proceso de aprendizaje para el manejo de cada instrumento de medición, y
la correcta aplicación de los mismos, por otra parte se pudo observar que algunos instrumentos
basan su precisión en la capacidad que tiene para mostrar más cifras significativas y menor
incertidumbre.
BIBLIOGRAFÍA.
Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica)
45. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
MEDIDAS EXPERIMENTALES
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Andres Felipe Contreras Acelas 1192583
Richard Peñaranda salinas 1192588
Mariu Yureisy Prado Ardila 1192575
Universidad Francisco de Paula Santander.
Norte de Santander.
Física Mecánica
Septiembre 2018
46. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
Este laboratorio implica la experimentación de toma de medidas, que ya con anterioridad se conoce
su valor teórico. Al realizar el proceso de medición, el valor obtenido y asignado a la medida
diferirá probablemente del “valor verdadero”. En el proceso de medición únicamente pretendemos
estimar de forma aproximada el valor de la magnitud medida. Para ello debemos dar un número
con sus unidades y una estimación del error. Independientemente de cuán próximas estén las
divisiones en una regla, hay un límite de precisión del cual no se puede medir. Toda medida hecha
con cualquier tipo de instrumento de medición tiene un error inevitable.
47. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En este laboratorio se realizó una práctica, en la cual se utilizó el péndulo simple. Con el cual
pudimos tomar una serie de mediciones del periodo, tiempo, longitud, y finalmente la gravedad.
El Péndulo Simple, es un instrumento que nos permitió tomar mediciones con la ayuda de un
cronometro y una cinta métrica.
Así mismo se determinó el valor experimental de π, mediante el perímetro y diámetro de unas
circunferencias, por otra parte se hicieron tomas de metidas para estimar el tiempo de reacción de
una persona.
48. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Medir algunas magnitudes, en varios objetos, utilizando diferentes instrumentos de
medidas y reportar los resultados especificando las incertidumbres.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Determinar experimentalmente el tiempo de reacción de una persona.
2. Determinar experimentalmente el valor de π con su incertidumbre
3. Determinar experimentalmente el valor de la gravedad de la tierra.
49. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
Tiempo de reacción.
Cuando una persona tiene que realizar alguna acción en respuesta a un dado estí- mulo (visual,
auditivo, táctil), transcurre un cierto tiempo entre la recepción del estímulo y la ejecución de la
acción. Este intervalo de tiempo se conoce como tiempo de reacción de una persona. Esto sucede,
por ejemplo, cuando una persona que conduce un vehículo tiene que frenarlo luego de visualizar
un obstáculo en el camino, o cuando un atleta en la línea de partida debe decidir que empieza la
carrera después de que escucha la señal de largada dada por el juez de la competencia. Estas
demoras en la reacción están reguladas por dos efectos. El primero es el tiempo de tránsito del
estímulo en los órganos sensible correspondientes (ojo, oído, etc.). El segundo tiene que ver con
el tiempo que pasa entre los impulsos nerviosos y el movimiento de los músculos.
Péndulo simple
Se denomina péndulo simple (o péndulo matemático) a un punto material suspendido de un hilo
inextensible y sin peso, que puede oscilar en torno a una posición de equilibrio. La distancia del
punto pesado al punto de suspensión se denomina longitud del péndulo simple. Nótese que un
péndulo matemático no tiene existencia real, ya que los puntos materiales y los hilos sin masa son
entes abstractos. En la práctica se considera un péndulo simple un cuerpo de reducidas dimensiones
suspendido de un hilo inextensible y de masa despreciable comparada con la del cuerpo. En el
laboratorio emplearemos como péndulo simple un sólido metálico colgado de un fino hilo de
cobre.
El péndulo matemático describe un movimiento armónico simple en torno a su posición de
equilibrio, y su periodo de oscilación alrededor de dicha posición está dada por la ecuación
siguiente:
T =2π√
𝐿
𝑔
Donde L representa la longitud medida desde el punto de suspensión hasta la masa puntual y g es
la aceleración de la gravedad en el lugar donde se ha instalado el péndulo.
Determinación de pi
π (pi) es la relación entre la longitud de una circunferencia y su diámetro en geometría euclidiana.
Es un número irracional y una de las constantes matemáticas más importantes. Se emplea
frecuentemente en matemáticas, física e ingeniería.
Los instrumentos de medición tienen una precisión finita. La precisión de un instrumento está
asociada a la variación mínima de la magnitud que el mismo puede detectar.
50. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
A. Tiempo de reacción.
4. ¿El tiempo de reacción de una persona para agarrar un objeto (regla) de que factores
depende?
Estas demoras en la reacción están reguladas por dos efectos.
1. El primero es el tiempo transcurrido del estímulo en los órganos sensibles
correspondientes (ojo, oído, etc).
2. El segundo tiene que ver con el tiempo que pasa entre los impulsos nerviosos y el
movimiento de los musculos.
5. Con los datos de la tabla 1, para cada participante, calcule el valor promedio de ese tiempo
de reacción y su error absoluto. Suponiendo que la regla cae desde el reposo, con
movimiento uniformemente acelerado y que g, la aceleración debida a la gravedad es
aproximadamente 9.8m/s2
.
𝑑 = 𝑉0 𝑡 +
1
2
𝑔𝑡2
como: 𝑉0 = 0 entonces: 𝑑 =
1
2
𝑔𝑡2
𝑡 = √
2𝑑
𝑔
Estudiante 1.
𝑡 = √
2∗23
9.8
= 2.17
𝑡 = √
2∗22
9.8
= 2.12
𝑡 = √
2∗21
9.8
= 2.07
𝒙̅ =
𝟐.𝟏𝟕+𝟐.𝟏𝟐+𝟐.𝟎𝟕
𝟑
𝒙̅ = 𝟐. 𝟏𝟐 𝐬
∆𝒙𝒊 = |𝒙𝒊-𝒙̅|
∆𝑥 = |2.17-2.12| = 0.05
∆𝑥 = |2.12-2.12| = 0
∆𝑥 = |2.07-2.12| = 0.05
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.05 + 0 + 0.05
3
= 0.03 𝑠
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟑
2.12
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟓𝟕
Estudiante 2.
d1 = 23 cm
d2 = 22 cm
d3 = 21 cm
Dprom = 22 cm
𝐭 = √
𝟐∗𝟐𝟐
𝟗.𝟖
= 2.12 s
52. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.03 + 0.02 + 0.02
3
= 0.023 𝑠
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟐𝟑
2.04
= 𝟎. 𝟎𝟏𝟏𝟑
Estudiante 4.
𝑡 = √
2∗21
9.8
= 2.07
𝑡 = √
2∗10
9.8
= 1.43
𝑡 = √
2∗9
9.8
1.36
𝒙̅ =
𝟐.𝟎𝟕+𝟏.𝟒𝟑+𝟏.𝟑𝟔
𝟑
𝒙̅ = 𝟏. 𝟔𝟐 𝐬
∆𝒙𝒊 = |𝒙𝒊-𝒙̅|
∆𝑥 = |2.07-1.62| =0.45
∆𝑥 = |1.43-1.62| =0.19
∆𝑥 = |1.36-1.62| =0.26
∆𝑥̅̅̅̅ ∑ ∆𝑥 =
0.45 + 0.19 + 0.26
3
= 0.3 𝑠
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟑
1.62
= 𝟎. 𝟐
6. En mediciones de tiempos usando un instrumento activado manualmente, como por
ejemplo cuando se emplea un cronometro (analógico o digital), ¿el operador introduce una
incertidumbre en la definición de los intervalos? ¿Esta incertidumbre debe considerarse en
el momento de estimar la incertidumbre total de la medición de tiempos? Explique.
Si, puesto que el tiempo de reacción de una persona, no es exacto ni preciso para con la
medida, por lo que ese transcurso de tiempo que pasa desde que decide oprimir, representa
una incertidumbre, por consiguiente se debe introducir un error para la toma de mediciones,
así mismo, estas mismas debe ser consideradas para la incertidumbre total, puesto que se
representaría una suma de magnitudes afectadas por error.
7. ¿El tiempo de reacción es muy importante para los conductores de autos? ¿Por qué?
d1 = 21 cm
d2 = 10 cm
d3 = 9 cm
Dprom = 13.3 cm
𝐭 = √
𝟐∗𝟏𝟑.𝟑
𝟗.𝟖
=1.65 s
53. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
El tiempo de reacción es importante porque cuanto más alto sea, más posibilidades tenemos
de sufrir un incidente, pero casi es más importante la distancia de reacción, que está
relacionada directamente con la velocidad a la que circulamos. A mayor velocidad, si el
tiempo de reacción es medianamente estable, más distancia recorreremos hasta que, en
efecto, actuemos. Esto nos da una idea muy clara de la relación entre velocidad y seguridad
vial.
B. Determinación experimental de π
1. Determine los valores promedios para el perímetro (Pprom) y el diámetro (Dprom) de cada
una de las circunferencias con los datos de la tabla 2.
2. Realice una gráfica de Pprom vs Dprom con los valores de la tabla
3. Halle el valor de la pendiente. ¿Qué información puede obtener de ella?
𝑚 =
𝑌2−𝑌1
𝑋2−𝑋1
𝒎 =
𝟑𝟏.𝟓𝟑−𝟏𝟒.𝟓𝟑
𝟗.𝟖𝟑−𝟒.𝟐𝟔
= 𝟑. 𝟎𝟓𝟐
Este valor de la pendiente me representa la razón de
cambio que tiene el perímetro con respecto al
14,53
31,53
47,06
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Pprom
Dprom
Pprom vs Dprom
Series1
Circunferencia
Perímetro medido Diámetro medido
Est 1 Est 2 Est 3 Pprom D1 D2 D3 Dprom
Pequeña 14.5 14.5 14.6 14.53 4.3 4.2 4.3 4.26
Mediana 31.5 31.5 31.6 31.53 9.9 9.8 9.8 9.83
Grande 47.0 47.1 47.1 47.06 14.7 14.7 14.7 14.7
Pprom Dprom
14,53 4,26
31,53 9,83
47,06 14,7
54. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
diámetro de una circunferencia el cual es constante sin importar el tamaño de la
circunferencia. Este valor es de gran importancia al hacer cálculos que involucren a una
circunferencia.
La pendiente en este gráfico representa un valor aproximado de 𝜋
4. Calcule la incertidumbre de la pendiente.
π= 3.1415
∆𝑥 = |3.052-3.1415| = 0.0895
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟖𝟗𝟓
3.052
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟑
5. Calcule el valor experimental obtenido para π con su incertidumbre.
𝜋 ± ∆𝜋 = 3.052 ± 0.0895
6. Determine el error absoluto y el porcentual del valor obtenido experimentalmente
respecto al valor universal de π
𝜋 = 3.052 experimental
𝜋=3.1415 universal
𝑥̅ =
3.052+3.1415
2
𝑥̅ = 3.09675
∆𝑥 = |3.052-3.09675| = 0.045
∆𝑥 = |3.1415-3.09675| = 0.045
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎.𝟎𝟒𝟓+𝟎.𝟎𝟒𝟓
3.09675
= 𝟎. 𝟎𝟐𝟗𝟎 0.0290*100= 2.9%
C. Péndulo Simple
L(cm) n(20 osc) tiempo T T2
33.0 20 24 s 1.2 1.44
36.5 20 25 s 1.25 1.5625
40.0 20 26 s 1.3 1.69
45.0 20 27 s 1.35 1.8225
55. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
1. Calcule el periodo promedio del péndulo para cada longitud
Longitud de 33.0 cm.
T= 24/20 =1.2
T =2π√
33.0
9.8
= 11.5
Longitud de 36.5 cm.
T= 25/20 =1.25
T =2π√
36.5
9.8
= 12.2
Longitud de 40.0 cm.
T= 26/20 =1.3
T =2π√
40.0
9.8
= 12.7
Longitud de 45.0 cm.
T= 27/20 =1.35
T =2π√
45.0
9.8
= 13.5
2. Con los datos de la tabla realice un gráfico del Periodo vs Longitud
11,5
12,2
12,7
13,5
11
11,5
12
12,5
13
13,5
14
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Periodo
Longitud
Periodo vs Longitud
56. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
3. Linealice la gráfica anterior (realice un gráfico de T2
vs L)
11,5
12,2
12,7
13,5
-1
1
3
5
7
9
11
13
15
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
GRAFICA LINEALIZADA
132,25
148,84
161,29
182,25
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Periodo
L
T2 vs Longitud
57. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
4. Encuentre la pendiente de la gráfica linealizada
𝑚 =
𝑌2−𝑌1
𝑋2−𝑋1
𝑚 =
13.7−11.0
44−33
= 0.24546
𝑚 =
𝑌2−𝑌1
𝑋2−𝑋1
𝑚 =
182.25−132.25
44−33
= 4.545
5. Que representa ésta pendiente? A partir de esta información calcule el valor de g.
Según la teoría, la pendiente representa T2
/L en la siguiente formula.
T2
/L = m
𝑇2
=
4𝜋2
𝑔
𝐿 donde: 𝑔 =
4𝜋2
𝑇2 𝐿 : 𝑔 =
4𝜋2
𝑚
𝑔 =
4(3.1416)2
4.545
= 8.7 𝑚/𝑠2
6. ¿Qué fuentes de error aparecen en la determinación de la gravedad realizada en esta
práctica?
La Capacidad de reacción al detener el cronometro no fue precisa, así como las medidas
de la longitud del péndulo.
7. ¿Disminuirá la precisión en la determinación de g al utilizar un cronometro que solo
apreciase décimas de segundo en lugar de centésimas?
Por supuesto, ya que el cronometro que solo aprecia décimas, va a representar una
mayor incertidumbre, por lo que el resultado final se va a ver afecto, así como el número
de cifras significativas, que también va a ser mucho menor.
8. ¿Sería una buena idea aumentar el valor del mundo de oscilaciones hasta varios millares
para minimizar el error cometido al medir el periodo del péndulo? ¿Por qué?
Sería mala idea, pues en cada oscilación el péndulo se va "frenando", por lo que se
cometería un error bastante grande en la medición. Es mejor que se haga menos
oscilaciones pero que estas sean más "iguales".
58. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
CONCLUSIONES
El presente laboratorio nos ha permitido identificar el método correcto y adecuado que se debe
utilizar para el registro de los datos experimentales teniendo en cuenta los criterios provenientes
de allí. (Aspecto teórico).
El análisis y procesamiento de cada uno de los datos tomados con respecto al montaje
experimental, los tiempos, y cada una de las longitudes que se marcaron en el procedimiento (en
cuanto al péndulo) y que nos permitieron identificar de manera clara el concepto de péndulo simple
y todas sus características que hacen parte de la temática del presenta laboratorio.
A partir de los datos experimentales que se obtuvieron en el laboratorio se ha podido establecer
las diferencias entre los conceptos que intervienen en el momento de analizar el comportamiento
físico de un péndulo o cualquier otro sistema derivado de este; y a su vez interpretarlos de manera
clara y así evaluar tal comportamiento de la mejor forma
59. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
BIBLIOGRAFÍA.
Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica)
WEBGRAFÍA.
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/pendulo/pendulo.htm
http://www.info-ab.uclm.es/labelec/Solar/Otros/Audio/html/acustica1.html
http://inicia.es/de/csla/ondas.htm
https://www.buenastareas.com/ensayos/Osiclaciones/23703435.html
https://www.electropolis.es/blog/el-tiempo-se-mide-de-forma-horaria-hasta-los-segundos-y-de-
forma-decimal-a-partir-de-estos/
https://es.wikipedia.org/wiki/Cron%C3%B3metro
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20120915193853AAm9j1k
https://www.buenastareas.com/ensayos/Osiclaciones/23703435.html
60. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
MOVIMIENTO DE PROYECTILES
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander.
Norte de Santander.
Física Mecánica
Septiembre 2018
61. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
En el presente informe se encontraran plasmados los procedimientos que realizamos para alcanzar
los objetivos propuestos, bajo las condiciones del movimiento semiparabólico pudimos hallar los
desplazamientos en X y Y, también encontraremos una pequeña síntesis del análisis de los
resultados dados por los métodos experimentales.
El movimiento parabólico es uno de los fenómenos naturales más comunes de la naturaleza;
después de hacer un seguimiento, se llego a la deducción de una serie de ecuaciones que describen
de una manera matemática este comportamiento.
62. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En el siguiente laboratorio a partir de una unidad balística la cual nos permitía realizar disparos
con diferentes ángulos (15°,30°,45°,60°,75°) primero se registraron 3 alcances y 3 velocidades
leídas por ángulo, (esto con la velocidad menor de la unidad balística). Para la velocidad media
solo se tomaron estos datos para el ángulo de 15°. Por último colocando la unidad a 180° se
realizó un disparo con las tres velocidades y se registró la altura la velocidad y el alcance. Esto
para realizar la práctica de movimiento parabólico. Después de la recopilación de datos se
mostrara a continuación los respetivos cálculos de velocidad, distancia promedio, error relativo y
otras comprobaciones de movimiento.
63. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar las relaciones entre el alcance, el ángulo de tiro y la velocidad de disparo de un proyectil.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Determinar el alcance del proyectil en función del ángulo de inclinación.
2. Determinar la velocidad de salida de un proyectil en función del ángulo de tiro y el alcance.
3. Determinar el tiempo de caída de un proyectil que se lanza horizontalmente
64. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
Movimiento de media parábola
El movimiento de media parábola o semiparabólico (lanzamiento horizontal) se puede considerar
como la composición de una avance horizontal rectilíneo uniforme y la caída libre.
Movimiento parabólico completo
El movimiento parabólico completo puede considerarse como la composición de un avance
horizontal rectilíneo uniforme y un lanzamiento vertical hacia arriba, que es un movimiento
rectilíneo uniformemente acelerado hacia abajo por la acción de la gravedad.
En condiciones ideales de resistencia al avance nulo y gravitatorio uniforme, lo anterior implica
que:
1. Un cuerpo que se deja caer libremente y otro que es lanzado horizontalmente desde la
misma altura tardan lo mismo en llegar al suelo.
2. La independencia de la masa en la caída libre y el lanzamiento vertical es igual y válida
en los movimientos parabólicos.
3. Un cuerpo lanzado verticalmente hacia arriba y otro parabólicamente completo que
alcance la misma altura tarda lo mismo en caer.
Ecuaciones del movimiento.
65. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Combinando las ecuaciones del movimiento parabólico se pueden obtener algunas ecuaciones
útiles:
66. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. Halle el valor promedio del alcance en la tabla 1.
Angulo Velocidad Leída Alcance
V1 m/s V2 m/s V3 m/s Vprom m/s D1 cm D2 cm D3 cm Dprom cm
15º 2.49 2.44 2.44 2.457 39.0 39.4 37.3 38.57
30º 2.40 2.40 2.40 2.400 63.3 64.5 62.5 63.43
45º 2.38 2.36 2.35 2.363 72.4 71.5 72.0 71.97
60º 2.36 2.36 2.33 2.350 63.0 63.1 62.0 62.7
75º 2.34 2.37 2.35 2.353 34.5 36.7 35.2 35.47
Promedio del alcance
𝑥 = (𝑑1 + 𝑑2 + 𝑑3)/3
𝑥 = (2.49 + 2.44 + 2.44)/3 = 2.457
𝑥 = (2.40 + 2.40 + 2.40)/3 = 2.400
𝑥 = (2.38 + 2.36 + 2.35)/3 = 2.363
𝑥 = (2.36 + 2.36 + 2.33)/3 = 2.350
𝑥 = (2.34 + 2.37 + 2.35)/3 = 2.353
2. Elabore una gráfica de grados de disparo del proyectil vs alcance (dprom) que puede
concluir?
Que por ser un movimiento uniformemente variado se forma una parábola y debido a
que el ángulo de 15° es complementario al ángulo de 75° el alcance va ser
aproximadamente cercado, e igualmente con los ángulos de 30° y 60°.
3. Teniendo en cuenta solamente los datos del ángulo y alcance promedio de la tabla 1, calcule
para cada uno de los ángulos de tiro, la velocidad de salida del proyectil y lleve estos
valores a la tabla 1 (velocidad calculada).
38,57
63,43
71,97
62,7
35,47
0
10
20
30
40
50
60
70
80
15 30 45 60 75
Alcance
GRADOS DE DISPARO DEL PROYECTIL
GRAFICA DE GRADOS DE DISPARO DEL PROYECTIL VS ALCANCE
67. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
𝑌𝑚𝑎𝑥 =
(𝑉𝑖2
𝑠𝑒𝑛2
𝜃)
2𝑔
𝑌𝑚𝑎𝑥 . 2𝑔 = 𝑉𝑖2
𝑠𝑒𝑛2
𝜃
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 . 2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2
Pasamos a m
D1 cm D2 cm D3 cm Dprom cm
39.0 39.4 37.3 38.57
63.3 64.5 62.5 63.43
72.4 71.5 72.0 71.97
63.0 63.1 62.0 62.7
34.5 36.7 35.2 35.47
Angulo 15°
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 .2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2 𝑉𝑖 = √
(0.3857∗2∗9.8)
(s𝑒𝑛 15)2 = 10.623 m/s
Angulo 30°
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 .2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2 𝑉𝑖 = √
(0.6343∗2∗9.8)
(s𝑒𝑛 30)2 = 7.068 m/s
Angulo 45°
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 .2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2 𝑉𝑖 = √
(0.7197∗2∗9.8)
(s𝑒𝑛 45)2 = 5.312 m/s
Angulo 60°
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 .2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2 𝑉𝑖 = √
(0.6270∗2∗9.8)
(s𝑒𝑛 60)2 = 4.991 m/s
Angulo70°
𝑉𝑖 = √
(𝑌𝑚𝑎𝑥 .2𝑔)
(s𝑒𝑛 𝜃)2 𝑉𝑖 = √
(0.3547∗2∗9.8)
(s𝑒𝑛 75)2 = 2.729 m/s
4. Con el valor calculado de la velocidad de salida del proyectil y el valor leído directamente en cada
caso, calcule el error relativo de la velocidad y llévelo a la tabla 1.
D1 m D2 m D3 m Dprom m
0.390 0.394 0.373 0.3857
0.633 0.645 0.625 0.6343
0.724 0.715 0.720 0.7197
0.630 0.631 0.620 0.6270
0.345 0.367 0.352 0.3547
69. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Angulo 60°
𝑉 =
𝟐.𝟑𝟓𝟎+𝟒.𝟗𝟗𝟏
𝟐
= 3.671
∆𝑉 = |2.350 − 3.671|=1.321
∆𝑉 = |4.991 − 3.671|=1.321
∑ ∆𝑉 =
1.321 ∗ 2
2
= 1.321
𝜀 𝑥 = (
1.321
3.671
) = 0.359
Angulo 75°
𝑉 =
𝟐.𝟑𝟓𝟑+𝟐.𝟕𝟐𝟗
𝟐
= 2.541
∆𝑉 = |2.353 − 2.541|=0.188
∆𝑉 = |2.729 − 2.541|=0.188
∑ ∆𝑉 =
0.188 ∗ 2
2
= 0.188
𝜀 𝑥 = (
0.188
2.541
) = 0.074
5. Calcule el tiempo de caída del proyectil para cada lanzamiento del tiro semiparabolico,
teniendo en cuenta solamente los datos de altura y alcance de la tabla 2. ¿Que se puede
concluir?
Velocidad Altura
Velocidad
Leída
Alcance
t
calculado
Velocidad
Calculada
Error
relativo
de V
Menor 29 cm 2.49 m/s 36.5 cm 0.243 s 1.50 m/s 0.497
Media 29 cm 3.50 m/s 66.4 cm 0.243 s 2.73 m/s 0.124
𝑡 = √(
2𝑦
𝑔
) 𝑉𝑥 =
𝑥
𝑡
70. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
MENOR
𝑡 = √(
2∗0.29
9.8
)=𝟎. 𝟐𝟒𝟑 s
𝑉𝑥 =
0.365
0.243
= 1.50 m/s
𝑉 =
𝟏.𝟓𝟎+𝟐.𝟒𝟗
𝟐
= 1.99
∆𝑉 = |1.50 − 1.99|=0.49
∆𝑉 = |2.49 − 1.99|=0.5
∑ ∆𝑉 =
0.5 + 0.49
2
= 0.99
𝜀 𝑥 = (
0.99
1.99
) = 0.497
MEDIA
𝑡 = √(
2∗0.29
9.8
)=𝟎. 𝟐𝟒𝟑 s
𝑉𝑥 =
0.664
0.243
= 2.73 m/s
𝑉 =
𝟑.𝟓𝟎+𝟐.𝟕𝟑
𝟐
= 3.11
∆𝑉 = |3.50 − 3.11|=0.39
∆𝑉 = |2.73 − 3.11|=0.38
∑ ∆𝑉 =
0.38 + 0.39
2
= 0.385
𝜀 𝑥 = (
0.385
3.11
) = 0.124
Se puede concluir que la distancia es proporcional al tiempo, pues como se puede
apreciar, como la distancia no cambia el tiempo tampoco lo hace.
71. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
6. ¿A que ángulo se debe lanzar un proyectil para que tenga su máximo alcance?
El ángulo de disparo que da mayor alcance es 45º
En cinemática se demuestra que el alcance (x) de un proyectil lanzado a velocidad inicial
(v) y ángulo ø (tiro oblicuo) es:
x = v².sen2ø /g
Si ø = 45º ===> sen 90º = 1
Es el mayor valor que puede tener la función seno, por tanto ø=45º es el ángulo que produce
el mayor alcance.
Todo esto despreciando la resistencia del aire claro esta
7. En el tiro parabólico ¿Cómo es la velocidad de lanzamiento con respecto a la velocidad de
llegada al mismo nivel, posición o altura de lanzamiento?
La velocidad de lanzamiento cuando llega a su altura máxima es igual a 0 m/s.
72. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
CONCLUSIONES
Podemos decir que el movimiento vertical se convierte en una simple caída libre de un objeto
como ya hemos estudiado. Por medio de los resultado del trabajo se puede concluir que para que
un movimiento parabólico se pueda realizar exitosamente, se debe de mantener un ambiente
estable para lograr los resultados que realmente se están buscando, por lo que la ubicación y el
estado de los elementos que se están utilizando entran a jugar un papel muy importante, y así, de
esta forma, podremos obtener el resultado esperado.
Con el siguiente informe describimos la experiencia adquirida en el laboratorio al poner en práctica
lo estudiado teóricamente y mostramos de una forma clara y resumida los métodos utilizados en
nuestro experimento. También dimos de una forma explícita el desarrollo de los conceptos como
son velocidad, distancia y gravedad que influenciaron en nuestro trabajo. Y nuestros resultados
además son una representación sencilla de ciertos fenómenos como la caída libre.
De acuerdo a esto, un cuerpo que es lanzado horizontalmente avanzará en esa dirección a velocidad
constante y caerá en la dirección vertical con movimiento uniformemente variado debido a la
aceleración de la gravedad.
73. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
BIBLIOGRAFÍA.
Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica)
WEBGRAFÍA.
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080716123043AA66dRi
http://wwwmisguiasdematematicas.blogspot.com/p/8-movimiento-parabolico.html
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110117090933AAiNRFD
https://es.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110630174148AAmun8l
https://brainly.lat/tarea/3053593
74. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
MOVIMIENTO DE RECTILÍNEO
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander.
Norte de Santander.
Física Mecánica
Octubre 2018
75. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo se pretende dar a conocer el movimiento rectilíneo uniformemente variado,
aplicando el método científico experimental.
El movimiento rectilíneo uniformemente variado describe una trayectoria en línea recta este
movimiento que recorre espacios diferentes en tiempos iguales.
Además la aceleración juega un papel muy importante porque es la variación que experimenta la
velocidad en la unidad de tiempo. Se considera positiva en el movimiento acelerado y negativa en
el retardado.
El MRUV está relacionado con la aceleración de la gravedad es decir que la gravedad juega un
papel muy importante en este fenómeno.
Además se presenta un resumen de todo el método científico experimental, anexos en los cuales
podemos encontrar el método de mínimos cuadrados, el cual es una herramienta clave para poder
estimar la dispersión de los datos experimentales
76. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En el laboratorio de movimiento rectilíneo se tomó nota de la velocidad inicial y final utilizando
unos sensores los cuales nos permitían conocer tanto su velocidad inicial y final y el tiempo que
se demoraba en recorrer un deslizador en determinadas distancias, lo anterior se realizó para la
experimentación de movimiento rectilíneo uniformemente variado. Mientras para el de
movimiento rectilíneo uniforme solo se estimó tres tiempos para cada una de distancias. A partir
de los datos recopilados se calcularon datos como tiempo promedio, velocidad promedio,
aceleración y otras preguntas que aparecerán en el siguiente laboratorio.
77. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Analizar el movimiento de un móvil que se desliza n una trayectoria rectilínea, sin rozamiento, a
lo largo de un riel.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
4. Identificar las características del movimiento rectilíneo uniforme
5. Mediante las gráficas, deducir características entre las variables y comprender las
ecuaciones del movimiento rectilíneo uniforme y del movimiento rectilíneo
uniformemente variado.
78. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
Un movimiento es rectilíneo cuando el cuerpo describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando
su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Nos referimos a él
mediante el acrónimo MRU.
El MRU (movimiento rectilíneo uniforme) se caracteriza por:
Movimiento que se realiza sobre una línea recta.
Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.
La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.
Aceleración nula.
Sabemos que la velocidad V es constante; esto significa que no existe aceleración.
La posición X en cualquier instante t viene dada por:
Movimiento rectilíneo uniformemente variado
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también conocido como movimiento
rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una
trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.
Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración
interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad.
También puede definirse el movimiento como el que realiza una partícula que partiendo del reposo
es acelerada por una fuerza constante.
Cuando una partícula se mueve a lo largo del eje x desde cierta posición inicial i x hasta cierta
posición final f x su desplazamiento es:
x x x
La velocidad promedio de una partícula durante algún intervalo de tiempo es el desplazamiento
Δx dividido entre el intervalo de tiempo Δt durante el cual dicho desplazamiento ocurrió:
79. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
La rapidez promedio de una partícula es igual al cociente entre la distancia total que recorre y el
tiempo total necesario para cubrir esa distancia
La velocidad instantánea de una partícula se define como el límite de la relación x / t , cuando
t tiende a cero. Por definición, este límite es igual a la derivada de x con respecto a t, o a la
relación de cambio de la posición en el tiempo:
La rapidez instantánea de una partícula es igual a la magnitud de su velocidad.
La aceleración promedio de una partícula se define como la proporción entre el cambio de su
velocidad, x v , dividido entre el intervalo de tiempo t durante el cual ocurrió dicho cambio:
La aceleración instantánea es igual al límite de la relación v t x / cuando t tiende a cero. Por
definición, este límite es igual a la derivada de x v respecto de t o a la proporción de cambio de la
velocidad en el tiempo:
Las ecuaciones de cinemática para una partícula que se mueve a lo largo del eje x con aceleración
uniforme ax (constante en magnitud y dirección) son:
80. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Análisis.
1. Calcule el valor de tprom para cada una de las distancias de la tabla 1.
X t1 t2 t3 tprom
20 cm 0.207 0.223 0.220 0.217
30 cm 0.350 0.341 0.321 0.337
40 cm 0.475 0.477 0.450 0.467
50 cm 0.548 0.547 0.584 0.560
2. Construya una gráfica de 𝑥 𝑣𝑠 𝑡𝑝𝑟𝑜𝑚. Interpole
X tprom
20 0,217
30 0,337
40 0,467
50 0,560
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
60
-0,09 0,01 0,11 0,21 0,31 0,41 0,51 0,61
Distancia
Tiempo Promedio
81. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
3. Calcule la pendiente de esta gráfica.
𝑚 =
𝑌2−𝑌1
𝑋2−𝑋1
𝑚 =
50−20
0.560−0.2170
= 87.463 𝑚/𝑠
4. Que significado físico tiene está pendiente
Que la pendiente es la velocidad
5. ¿Hay aceleración en este movimiento? Explique.
No porque la velocidad se mantiene constante.
6. ¿Qué significa tener velocidad constante?
Significa que es un estado teórico, en el cual un cuerpo no posee aceleración, ergo recorre
iguales distancias en iguales intervalos de tiempo.
7. ¿En el MRU la velocidad instantánea del móvil en cualquier punto de su trayectoria
tiene el mismo valor que la velocidad promedio del movimiento? ¿Por qué?
Si, ya que la velocidad es constante, es decir nunca cambia en toda la trayectoria, ergo la
velocidad media, que es el promedio de la velocidad y la velocidad instantánea que es la
velocidad medida en un instante cualquiera de la trayectoria siempre serán iguales.
B. Movimiento rectilíneo uniformemente variado
1. Calcule los valores promedios 𝑉𝑜 𝑦 𝑉 de para cada una de las distancias de la tabla 2
X
V0
V0prom
V
Vprom
1 2 3 1 2 3
20 0.586 0.596 0.599 0.594 0.720 0.728 0.729 0.726
30 0.601 0.600 0.605 0.602 0.807 0.796 0.799 0.801
40 0.591 0.592 0.597 0.593 0.858 0.857 0.859 0.858
50 0.601 0.555 0.609 0.588 0.926 0.899 0.931 0.919
2. Con la ecuación 𝑉 2 = 𝑉𝑜 2 + 2𝑎𝑥 , calcule la aceleración para cada distancia en la
tabla 2
𝑽 𝟐
= 𝑽 𝟎
𝟐
+ 𝟐𝒂𝑿
𝑽 𝟐
− 𝑽 𝟎
𝟐
= 𝟐𝒂𝑿
(𝑽 𝟐
− 𝑽 𝟎) / 𝟐𝑿 = 𝒂
𝒂 =
𝑽 𝟐− 𝑽 𝟎
𝟐
𝟐𝒙
𝒂 =
𝟎.𝟕𝟐𝟔 𝟐− 𝟎.𝟓𝟗𝟒 𝟐
𝟐∗𝟐𝟎
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟑𝟔 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝒂 =
𝟎.𝟖𝟎𝟏 𝟐− 𝟎.𝟔𝟎𝟐 𝟐
𝟐∗𝟑𝟎
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟔𝟓 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝒂 =
𝟎.𝟖𝟓𝟖 𝟐− 𝟎.𝟓𝟗𝟑 𝟐
𝟐∗𝟒𝟎
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟖𝟏 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝒂 =
𝟎.𝟗𝟏𝟗 𝟐− 𝟎.𝟓𝟖𝟖 𝟐
𝟐∗𝟒𝟎
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟗𝟗 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
82. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
3. Encuentre el valor promedio de la aceleración con su respectiva incertidumbre.
𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟑𝟔 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟔𝟓 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟖𝟏 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟗𝟗 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
𝒙̅ =
𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟑𝟔+𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟔𝟓+𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟖𝟏+ 𝟎.𝟎𝟎𝟒𝟗𝟗
𝟒
𝒙̅ = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟕𝟎
∆𝒙𝒊 = |𝒙𝒊-𝒙̅|
∆𝑥 = |0.00436-0.00470| =0.00034
∆𝑥 = |0.00465-0.00470| =0.00005
∆𝑥 = |0.00481-0.00470| =0.00011
∆𝑥 = |0.00499-0.00470| =0.00029
∆𝑥̅̅̅̅ ∑
∆𝑥
𝑛
=
0.00034 + 0.00005 + 0.00011 + 0.00029
4
= 0.00019
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟗𝟕
0.00470
= 𝟎. 𝟎𝟒𝟐
Rta: 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟕𝟎 ± 𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟏𝟗 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
4. Con la ecuación 𝑉 = 𝑉𝑜 + 𝑎𝑡, calcule el tiempo para cada una de estas distancias.
Lleve estos valores a la tabla 2.
𝑽 = 𝑽 𝟎 + 𝒂𝒕
𝑽 − 𝑽 𝟎 = 𝒂𝒕
𝑽−𝑽 𝟎
𝒂
= 𝒕
𝒕 =
𝑽−𝑽 𝟎
𝒂
𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟑𝟔 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
20 cm V= 0.726 cm/s V0=0.594 cm/s
𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟔𝟓 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
30 cm V= 0.801 cm/s V0= 0.602 cm/s
𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟖𝟏 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
40 cm V= 0.858 cm/s V0= 0.593 cm/s
𝒂 = 𝟎. 𝟎𝟎𝟒𝟗𝟗 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
50 cm V= 0.919 cm/s V0= 0.588 cm/s
83. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Para 20 cm
𝑡 =
0.726 − 0.594
0.00436
= 𝟑𝟎. 𝟐𝟕𝟓 𝒔
Para 30 cm
𝑡 =
0.801 − 0.602
0.00465
= 𝟒𝟐. 𝟕𝟗𝟔 𝒔
Para 40 cm
𝑡 =
0.858 − 0.593
0.00481
= 𝟓𝟓. 𝟎𝟗𝟑 𝒔
Para 50 cm
𝑡 =
0.919 − 0.588
0.00499
= 𝟔𝟔. 𝟑𝟑𝟐 𝒔
5. Grafique x vs t con los valores de la tabla2.
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
60
-3 7 17 27 37 47 57 67
Distancia
TíempoSeri…
X t
20 30,275
30 42,796
40 55,093
50 66,332
84. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
6. Linealice la grafica anterior (grafique x vs t2 ).que información puede obtener de la
pendiente de esta grafica.
La información que se puede obtener de la pendiente es que hubo un cambio en la
velocidad de la partícula es decir, se experimento una aceleración.
𝒎 =
𝟓𝟎 − 𝟐𝟎
𝟒𝟑𝟑𝟗𝟗. 𝟗 − 𝟗𝟏𝟔. 𝟓𝟕
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟖𝟔𝟏 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
7. Grafique 𝑉 𝑣𝑠 𝑡 con los valores de la tabla 2. Que representa la pendiente de esta
curva?
V= 0.726 cm/s
V= 0.801 cm/s
V= 0.858 cm/s
V= 0.919 cm/s
X t
0,726 30,275
0,801 42,796
0,858 55,093
0,919 66,332
20
30
40
50
0
10
20
30
40
50
60
-100 400 900 1400 1900 2400 2900 3400 3900 4400
Distancia
Tiempo al cuadrado
TÍTGRAFICO DE X - T2 X t
20 916,57563
30 1831,4976
40 3035,2386
50 4399,9342
𝒕𝟏 = 𝟑𝟎. 𝟐𝟕𝟓 𝒔
𝒕𝟐 = 𝟒𝟐. 𝟕𝟗𝟔 𝒔
𝒕𝟑 = 𝟓𝟓. 𝟎𝟗𝟑 𝒔
𝒕𝟒 = 𝟔𝟔. 𝟑𝟑𝟐 𝒔
𝒎 =
𝟎. 𝟗𝟏𝟗 − 𝟎. 𝟕𝟐𝟔
𝟔𝟔. 𝟑𝟑𝟐 − 𝟑𝟎. 𝟐𝟕𝟓
= 𝟎. 𝟎𝟎𝟓𝟑𝟓 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
85. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
La pendiente de la gráfica representa la aceleración.
8. ¿Qué significa tener aceleración constante?
Es el cambio de velocidad de un cuerpo en cierto periodo de tiempo de manera constante, esto
implica que para ciertos intervalos de tiempo la variación de la velocidad será la misma
9. ¿La velocidad y aceleración de un objeto con MRUV tiene siembre la misma dirección
y sentido? Explique.
Si, puesto que si es un MRUV, significa que la trayectoria es una línea recta, esto implica
una misma dirección y sentido.
0,726
0,801
0,858
0,919
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-3 7 17 27 37 47 57 67
VELOCIDAD
TIEMPO
GRAFICA DE V - T
86. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
CONCLUSIONES
Se logró experimentar varias prácticas observando los diferentes movimientos presentados por
unos objetos en el laboratorio indicando la distancia y el tiempo que representa cada movimiento
por un cuerpo.
Observando claramente que cada cuerpo maneja una fuerza igual pero con diferentes velocidades
al aumentar la distancia y en más tiempo.
El procedimiento para calcular las velocidades y los tiempos de cada movimiento o de un objeto
en movimiento es calculado por formulas presentada para ser resueltas a cada paso son velocidad,
distancia y gravedad que influenciaron en nuestro trabajo. Y nuestros resultados además son una
representación sencilla de ciertos fenómenos como la caída libre.
De acuerdo a esto, un cuerpo que es lanzado horizontalmente avanzará en esa dirección a velocidad
constante y caerá en la dirección vertical con movimiento uniformemente variado debido a la
aceleración de la gravedad.
87. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
BIBLIOGRAFÍA.
http://biblioteca.pucp.edu.pe/docs/elibros_pucp/medina_hugo/Medina_Fisica1_Cap2.pdf
Fisica / Marcelo Alonso y Edward J. Finn
Fisica : Para Ciencias e Ingenieria / Raymond A. Serway, Robert J. Brichner. - 5. ed.
Guías de laboratorio de física 1 (Mecánica)
88. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
CAÍDA LIBRE
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander
Norte de Santander.
Física Mecánica
Octubre 2018
89. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
En física, se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un
campo gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las caídas reales influenciadas en mayor
o menor medida por la resistencia aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar
en el seno de un fluido; sin embargo es frecuente también referirse coloquialmente a éstas como
caídas libres, aunque los efectos de la viscosidad del medio no sean por lo general despreciables.
El concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la
acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical; o a satélites no propulsados en
órbita alrededor de la Tierra, como la propia Luna. Otros sucesos referidos también como caída
libre lo constituyen las trayectorias geodésicas en el espacio-tiempo descritas en la teoría de la
relatividad general. Un sistema de referencia ligado a un cuerpo en caída libre puede considerarse
inercial o no inercial en función del marco teórico que esté utilizándose. En la física clásica, la
fuerza gravitatoria que se ejerce sobre una masa es proporcional a la intensidad del campo
gravitatorio en la posición espacial donde se encuentre dicha masa. La constante de
proporcionalidad es precisamente el valor de la masa inercial del cuerpo, tal y como establece el
principio de equivalencia. En la física relativista, la gravedad es el efecto que produce sobre las
trayectorias de los cuerpos la curvatura del espacio-tiempo; en este caso, la gravedad no es una
fuerza, sino una geodésica. Por tanto, desde el punto de vista de la física clásica, un sistema de
referencia en caída libre es un sistema acelerado por la fuerza de la gravedad y, como tal, es no
inercial. Por el contrario, desde el punto de vista de la física relativista, el mismo sistema de
referencia es inercial, pues aunque está acelerado en el espacio, no está acelerado en el espacio-
tiempo. La diferencia radica en la propia definición de los conceptos geométricos y cinemáticas,
que para cada marco teórico son completamente diferentes.
90. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
Un objeto que se deja caer libremente debe tener una aceleración con dirección hacia abajo, la
aceleración en caída libre se muestra con el símbolo g, el valor puede variar dependiendo de la
altura y la altitud. El valor aproximado de g es 9.82m/s2
, newton fue el que encontró esta
aceleración, él estableció la ley de la gravitación universal, que se basa en que las masas se atraen
al producto de sus masa. La masa de la tierra es la que produce la aceleración anteriormente
mencionada.
91. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Comprobar que el movimiento de caída libre es un movimiento rectilíneo uniformemente variado.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
6. Analizar el movimiento lineal debido a la aceleración constante.
7. Calcular la aceleración de la gravedad.
8. Comprobar las leyes que rigen la caída libre de los cuerpos.
92. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO TEÓRICO
La caída libre es el movimiento determinado exclusivamente por fuerzas gravitatorias, que
adquieren los cuerpos al caer, partiendo del reposo, hacia la superficie de la Tierra y sin estar
impedidos por un medio que pudiera producir una fuerza de fricción o de empuje. Algunos
ejemplos son el movimiento de la Luna alrededor de la Tierra o la caída de un objeto a la superficie
terrestre. Galileo fue el primero en demostrar experimentalmente que, si se desprecia la resistencia
que ofrece el aire, todos los cuerpos caen hacia la Tierra con la misma aceleración. Leyes de la
caída libre de los cuerpos
1. Todos los cuerpos caen al vacío con la misma aceleración
2. Los cuerpos al caer adquieren velocidades que son proporcionales a los tiempos que emplean
en la caída.
3. Los espacios que recorren los cuerpos al caer, están en proporción directa de los cuadrados de
los tiempos que tardan en recorrerlos.
Ecuaciones:
𝑉 = 𝑉0 ± 𝑔𝑡
𝑉2
= 𝑉0
2
± 2𝑔𝑦
𝑌 = 𝑉0 𝑡 ±
1
2
𝑔𝑡2
93. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Análisis.
1. Complete la table 1. Calcule Tprom, Vprom, T2
prom, V2
prom para caida libre una de las
Alturas consideradas. Teniendo en cuenta la tabla 1.
Med Y(cm) t1 t2 t3 t4 tprom v1 v2 v3 v4 Vprom t2
prom v2
prom
1 5 0.103 0.105 0.105 0.105 0.105 1.093 1.117 1.103 1.096 1.102 0.0110 1.214
2 10 0.145 0.147 0.146 0.122 0.140 1.521 1.542 1.477 1.492 1.508 0.0196 2.274
3 15 0.174 0.175 0.177 0.177 0.176 1.845 1.923 1.790 1.775 1.833 0.0309 3.360
4 20 0.199 0.204 0.204 0.201 0.202 2.063 2.236 2.218 2.129 2.162 0.0408 4.674
5 25 0.226 0.224 0.226 0.225 0.225 2.545 2.461 2.952 2.633 2.645 0.0506 6.996
2. Elabore un gráfico de velocidad contra tiempo de caída libre (Vprom vs Tprom).
Determine el valor de la gravedad
𝒎 =
𝟐. 𝟔𝟑𝟎 − 𝟏. 𝟏𝟎𝟐
𝟎. 𝟐𝟐𝟓 − 𝟎. 𝟏𝟎𝟓
= 𝟏𝟐. 𝟕𝟑𝟑 𝒎/𝒔 𝟐
𝑉 = 𝑉0 ± 𝑔𝑡
𝑽
𝒕
= 𝒈
Para v =1.012 m/s
𝑔 =
1.102
0.105
=10.49 m/s2
Para v=1.508 m/s
𝑔 =
1.508
0,140
=10.77 m/s2
Para v=1.833
𝑔 =
1.833
0.176
=10.41 m/s2
1,102
1,508
1,833
2,162
2,645
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
0,105 0,14 0,176 0,202 0,225
Vprom
Tprom
Vprom Tprom
1,102 0,105
1,508 0,14
1,833 0,176
2,162 0,202
2,645 0,225
Para v =2.162 m/s
𝑔 =
2.162
0.202
=10.70 m/s2
Para v=2.645 m/s
𝑔 =
2.645
0.225
=11.75 m/s2
94. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
3. Elabore un gráfico de altura contra tiempo de caída (Y vs Tprom)
4. Elabore un gráfico de altura contra tiempo de caída libre al cuadrado. (Y vsT2
prom),
calcule la pendiente de esta curva. Determine el valor de la gravedad
𝒈 =
𝟐∗(𝟐𝟓−𝟓)
𝟎.𝟎𝟓𝟎𝟔−𝟎.𝟎𝟏𝟏𝟎
= 𝟏𝟎𝟏𝟎. 𝟏𝟎 𝒄𝒎/𝒔 𝟐
= 𝟏𝟎. 𝟏𝟎 𝒎/𝒔 𝟐
𝑌 = 𝑉0 𝑡 ±
1
2
𝑔𝑡2
2𝑌 = 𝑔𝑡2
𝟐𝒀
𝒕 𝟐
= 𝒈
Para y =5 cm =0.05m
𝑔 =
2(0.05)
0.011
=9.09 m/s2
Para y =10 cm =0.1m
𝑔 =
2(0.1)
0,0196
=10.20 m/s2
Para y =15 cm =0.15m
𝑔 =
2(0.15)
0,0309
=9.71 m/s2
5
10
15
20
25
0
5
10
15
20
25
30
0,105 0,14 0,176 0,202 0,225
5
10
15
20
25
0
5
10
15
20
25
30
0,011 0,0196 0,0309 0,0408 0,0506
Y Tprom
5 0,105
10 0,14
15 0,176
20 0,202
25 0,225
Y T2
prom
5 0,011
10 0,0196
15 0,0309
20 0,0408
25 0,0506
Para y =20 cm =0.2m
𝑔 =
2(0.2)
0,0408
=9.80 m/s2
Para y =25 cm =0.25m
𝑔 =
2(0.25)
0,0506
=9.88 m/s2
95. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
5. Elabore un gráfico de V2
vs Y, determine el valor de la gravedad.
𝒈 =
𝟔−𝟏
𝟐∗(𝟎.𝟐𝟓−𝟎.𝟎𝟓𝟗
= 𝟏𝟐. 𝟓 𝒎/𝒔 𝟐
𝑽 𝟐
𝟐𝒚
= 𝒈
6. Con los valores de gravedad obtenidos en los numerales 2,4 y 5, determine un valor
promedio de gravedad
𝒙̅ =
𝟏𝟐.𝟕𝟑𝟑+𝟏𝟎.𝟏𝟎+𝟏𝟐.𝟓
𝟑
𝒙̅ = 𝟏𝟏. 𝟕𝟕
7.
¿Qué porcentaje de error encuentra entre el valor obtenido en el numerador anterior y el de g=
9.8m/s2
?
𝒙̅ =
𝟏𝟏.𝟕𝟕+𝟗.𝟖
𝟐
𝒙̅ = 𝟏𝟎. 𝟕𝟖
∆𝒙𝒊 = |𝒙𝒊-𝒙̅|
∆𝑥 = |9.8-10.78| =0.98
∆𝑥 = |11.77-10.78| =0.99
∆𝑥̅̅̅̅ ∑
∆𝑥
𝑛
=
0.98 + 0.99
2
= 0.985
1,214
2,274
3,6
4,674
6,996
0
1
2
3
4
5
6
7
8
5 10 15 20 25
V2prom
y
6
1
V2
prom Y
1,214
m2
/s2
5 cm
2,274
m2
/s2
10 cm
3,6
m2
/s2
15 cm
4,674
m2
/s2
20 cm
6,996
m2
/s2
25 cm
𝜺 𝒙 =
∆𝒙̅̅̅̅
𝑥̅
𝜺 𝒙 =
𝟎. 𝟗𝟖𝟓
10.78
= 𝟎. 𝟎𝟗𝟏
96. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
8. ¿Por qué es importante lineal izar el grafico h vs tprom?
Para poder calcular la pendiente, pues nos facilita la toma de dos puntos en la
recta. Además que con esto se puede obtener que la gravedad que se ejerce sobre el
cuerpo siempre es constante.
9. En el instante en el que empieza la caída de la esfera ¿Su aceleración es diferente de 0?
Si, puesto que hay una aceleración gravitacional, de lo contrario la pelota no
caería.
10. Describa las características físicas de una caída libre
Se utilizan marcos de referencia inercial.
Los cuerpos describen un movimiento cuya velocidad cambia uniformemente en función
de la aceleración de la gravedad.
Todo objeto que se desplaza se considera como partícula (no se considera las
dimensiones del objeto).
Los efectos de la altitud de la tierra no se consideran por lo tanto la aceleración de la
gravedad será constante. (𝑔 = 9.8 𝑚 𝑠 2 )
No se considera el movimiento de la rotación de la tierra, por lo que los cuerpos que
caen libremente tienen una trayectoria rectilínea.
No se considera la resistencia o fricción del aire.
11. ¿Qué dirección tiene la aceleración de la gravedad?
Una dirección al sur, asía el centro de la cierra, siempre apuntando para abajo.
12. ¿De qué factores depende el valor de la aceleración de la gravedad sobre la superficie
terrestre?
De la altura, la velocidad y el tiempo.
CONCLUSIONES
97. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Comprendimos que la caída libre es un proceso por el cual aprendemos como un objeto al ser
tirado tiene su tiempo y velocidad. Analizamos que al inicio de la caída libre no contiene
aceleración ya que el objeto no ha recorrido ninguna distancia. Comprendimos que en la caída
libre no siempre tienen a tener el mismo tiempo si lo lanzamos en la misma distancia. Concluimos
que la caída libre es un método por el cual analizamos como un objeto al ser lanzado desde una
altura tiende a tener su velocidad, aceleración y tu tiempo.
BIBLIOGRAFÍA.
98. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
Guía de laboratorio, Física mecánica.
WEBGRAFÍA.
laboratoriodefisica-140430210447-phpapp02.mht
https://es.slideshare.net/jpj32/laboratorio-de-fisica-34151193
99. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
SEGUNDA LEY DE NEWTON
Presentado por:
Junior Alexander Ortiz Arenas 1192590
Universidad Francisco de Paula Santander
Norte de Santander.
Física Mecánica
Octubre 2018
100. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
INTRODUCCIÓN
La segunda ley de Newton establece que la fuerza experimentada por un cuerpo es proporcional
al producto de la masa y la aceleración. En esta teoría, la masa del cuerpo es constante, y también
notamos que para acelerar el movimiento es indispensable proporcionar mayor fuerza. En este
experimento analizaremos que los cuerpos con diferentes masas pueden experimentar diferentes
aceleraciones. De igual manera, observaremos que ocurriría si variamos la fuerza ejercida sobre el
cuerpo, y que tan fiable puede ser la ecuación de propuesta por Newton.
101. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
RESUMEN
En el siguiente laboratorio se comprobara la segunda ley de newton en el cual se buscara la relación
existente entre la masa, la aceleración y la fuerza de una masa en movimiento para ello se realizó
el respetivo montaje donde para la primera parte la fuerza será tomada como el peso de la masa
colgante, de esta manera con 4 fuerzas (5, 11, 15,21) gramos, se tomaran del sistema ocho
velocidades y ocho tiempos correspondientes para luego calcular su respetiva aceleración. En la
segunda parte se realizara el mismo procedimiento pero tomando como fuerza la masa del carro
(202 gr).
102. LABORATORIO DE FÍSICA MECÁNICA 2018
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Construir gráficos, usando los pasos correspondientes, además rectificar si es necesario encontrar
la relación que lo representa.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1. Reconocer la importancia del análisis gráfico en el estudio de los fenómenos físicos
2. Distinguir con claridad los diferentes tipos de relación existente entre las variables
que intervienen en cada fenómeno físico
3. Desarrollar habilidad para interpretar gráficas
4. Seleccionar las escalas más adecuadas para que los gráficos se puedan interpretar
fácilmente.