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PRÁCTICA DE LABORATORIO FÍSICA 2 DINÁMICA INTRODUCCIÓN En la cinemática el movimiento Rectilíneo Uniforme y Movimiento Rectilíneo Variado se le puede aplicar experimentos muy sencillos que deja una explicación bien detallada, en la cual en este trabajo podrá encontrar la explicación de los dos temas mencionados. En la teoría física es la relación existente entre dos cantidades; en el Movimiento Rectilíneo Uniforme una cantidad permanece constante al variar la otra, es decir que es proporcional; en la cual para poder entender esto se incluye la información sobre el experimento con sahumerio (incienso) y gráficas en relación de dos cantidades. En el movimiento Rectilíneo uniforme Variado se da la explicación de cómo una cantidad cambia en relación a la otra; en la cual da la explicación que si un cuerpo posee variación en relación con la otra. En este experimento se utilizo una perinola para poder explicarlo mejor. OBJETIVOS GENERALES: Explicar la relación que existe de un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme en relación de espacio y tiempo. Calcular la proporcionalidad que existen entre dos cuerpos por medio de experimento del Sahumerio. Definir la diferencia que existe entre la magnitud de la velocidad final (vf) y la magnitud de la velocidad inicial ( vo). Analizar la razón de cambio de velocidad de un cuerpo de movimiento rectilíneo uniformemente variado. ESPECIFICOS: Trazar una gráfica en relación de tiempo y longitud en que se queme el sahumerio. Calcular el tiempo en que se queme cada centímetro del incienso. Graficar la aceleración de un cuerpo en movimiento rectilíneo uniforme variado. Medir el tiempo en que la perinola tarda en cada desplazamiento ( 0.5 o 1 cm). PÉNDULO SIMPLE. DETERMINACIÓN DE LA GRAVEDAD. MATERIAL Bola de péndulo e hilo metálico. Cronómetro FUNDAMENTO 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: L T = 2 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. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL En el laboratorio se dispone de varios péndulos de longitudes diversas. Seleccionar un péndulo y medir el periodo de oscilación siguiendo las reglas siguientes: * Separar el péndulo de la posición vertical un ángulo pequeño (menor de 10º) y dejarlo oscilar libremente, teniendo cuidado de verificar que la oscilación se produce en un plano vertical. * Cuando se esté seguro de que las oscilaciones son regulares, se pone en marcha el cronómetro y se cuentan N oscilaciones completas a partir de la máxima separación del equilibrio (se aconseja tomar N = 20, bien entendido que una oscilación completa dura el tiempo de ida y vuelta hasta la posición donde se tomó el origen de tiempos). El periodo del péndulo es igual al tiempo medido dividido por N. * Se repite la medida anterior un total de seis veces con el mismo péndulo. TRATAMIENTO DE DATOS Se obtiene la media de los valores del periodo obtenidos de las medidas de tiempo. Este será el valor aceptado del periodo, sobre el cual se aplican los criterios generales de la teoría de errores para determinar su error absoluto. Seguidamente, y empleando el valor de la longitud del péndulo y su error, se calcula la aceleración de la gravedad y su error a partir de: 4 2 L g= T2 PREGUNTAS 1 ¿Qué fuentes de error aparecen en la determinación de la gravedad realizada en esta práctica? ¿Disminuiría la precisión en la determinación de g utilizar un cronómetro que sólo apreciase décimas de segundo en lugar de centésimas? 2 ¿Sería una buena idea aumentar el valor del número de oscilaciones hasta varios millares para minimizar el error cometido al medir el periodo del péndulo? 3 ¿Por qué se indica en el guión que se cuide que el péndulo oscile en un plano vertical? EJEMPLO Al medir las oscilaciones de un péndulo simple con un cronómetro que aprecia 0.2 s. se han obtenido los valores que se presentan en la columna t de la tabla 1. La longitud del péndulo es L = 0.92±0.02 m. Determinar la aceleración de la gravedad. Oscilaciones 20 20 20 20 20 Tabla 1 t 38,4 38.8 39.2 39.0 38.8 Cálculo de la gravedad En función de la longitud y del periodo del péndulo simple, la gravedad es: g = 9,6504 m/s 2 T 1.92 1.94 1.96 1.95 1.94 CÁLCULO DE COEFICIENTE DE ROZAMIENTO DE DISTINTOS MATERIALES. OBJETIVO: Calcular el coeficiente de rozamieto estático y dinámico de un taco de superficie de metal y de madera mediante diversos procedimientos. FUNDAMENTO TEÓRICO El rozamiento abarca toda resistencia que se opone a que un cuerpo resbale o ruede sobre otro. El rozamiento por deslizamiento es el que se produce cuando se desplaza una superficie en contacto con otra; es originado por las rugosidades de las dos superficies y depende de la naturaleza de éstas y de la fuerza que ejerce una superficie contra la otra, pero es independiente del área de las superficies en contacto. La fuerza de rozamiento está siempre dirigida en sentido contrario al movimiento. El coeficiente de rozamiento es un número adimensional característico de las superficies en contacto, que se define como la fracción de fuerza normal que es necesario aplicar tangencialmente para vencer el rozamiento; su valor estático es mayor que el valor dinámico que alcanza cuando ya se ha iniciado el movimiento. Fr N F P 1ºPROCEDIMIENTO (Procedimiento del dinanómetro) MATERIALES: - Un dinanómetro de 1 Newton - Un dinanómetro de 5 Newton - Un dinanómetro de 10 Newton - Un taco de madera. (con superficies distintos materiales) - Listón (para arrastrar el taco). PROCEDIMIENTO: Colocamos el taco de madera en el listón, se engancha al dinanómetro y se tira para calcular la fuerza de rozamiento estática (justo antes de que comienze a moverse) y la fuerza de rozamiento dinámica (la fuerza empleada para que el movil se mueva a velocidad constante). Se repite el proceso pero con distintos materiales.Se anota los resultados en una tabla y se representa en un gráfica.El coeficiente de rozamiento será la pendiente de dicha gráfica. 2ºPROCEDIMIENTO (Procedimiento en el Plano) MATERIALES: - Vástago - Nuez de mesa - Metro - Listón metálico - Un taco de madera. - Una lámina metálica. PROCEDIMIENTO: Se varía en ángulo del plano hasta que el móvil comience a caer por su propio peso ( estático) y que se caiga a velocidad constante con un pequeño empujón ( dinámico) Para calcular , partiremos de: Tg Averiguaremos el ángulo midiendo los catetos y aplicaremos la fórmula anterior. V cte. Tg CONCLUSIÓN: Se ha calculado el coeficiente de rozamiento mediante varios procesos y se ha comprobado que la fuerza de rozamiento es menor cuando la superficie de los cuerpos resbalan mejor, en este caso la superficie de metal resbala mejor que la de madera y por lo tanto el coeficiente de rozamiento es menor. También se comprobado que la fuerza de rozamiento estático es menor que la fuerza de rozamiento dinámico.