TITULO: Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado

OBJETIVO: Estudiar experimentalmente la posición y velocidad de un móvil con aceleración constante en función del tiempo.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA:

Un cuerpo abandonado sobre un plano, inclinado un ángulo   respecto a la horizontal, se mueve con movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA en adelante). Ello es debido a la componente paralela al plano de la aceleración de la gravedad.

Como s = ½·a·t2, la aceleración, a = 2s/t2, puede hallarse en función de los desplazamientos y de los tiempos tardados, y su valor debe ser, dentro de un margen de error, aproximadamente constante.
      

Por otra parte, las velocidades finales pueden hallarse a partir de

v = a·t

sin más que sustituir la a de la ecuación anterior

v = (2s/t2)·t = 2s / t

Las velocidades finales han de ser, por lo tanto, proporcionales a los tiempos, y los caminos recorridos proporcionales a los cuadrados de los tiempos.

MATERIALES:

• Rieles de aluminio
• Tacos de madera
• Canicas
• Metro
• Cronómetro
• Rotulador

PROCEDIMIENTO:

1. Coloca el riel de aluminio apoyado sobre los tacos de madera con cierta inclinación.
2. Realiza siete marcas a espacios regulares sobre el riel, desde donde se dejarán caer las canicas.
3. Mide con el metro las distancias desde las diferentes marcas al final del riel.
4. Deja caer canicas desde las marcas y cronometra el tiempo que tarda en recorrer el riel hasta el final. Repite las medidas desde cada marca al menos tres veces.

TAREAS:

TABLA:

Distancia (m)	Tiempo 1 (s)	Tiempo 2 (s)	Tiempo 3 (s)	Media (s)
2,4	2,65	2,59	2,56	2,60
2,1	2,44	2,37	2,34	2,38
1,8	2,09	2,08	2,12	2,10
1,5	1,94	1,97	1,97	1,96
1,2	1,81	1,79	1,81	1,80
0,9	1,53	1,53	1,6	1,55
0,6	1,22	1,25	1,22	1,23

t^2 (s^2)	Velocidad final (m/s)	Aceleración (m/s^2)
6,71	1,85	0,71
5,62	1,76	0,74
4,33	1,72	0,82
3,88	1,53	0,78
3,20	1,33	0,74
2,34	1,16	0,75
1,56	0,98	0,79
	Media (m/s^2)	0,76

GRÁFICAS:

Conclusión:

Tal y cómo podemos observar en las tres gráficas, el espacio recorrido aumenta conforme va transcurriendo el tiempo, al igual que la velocidad final va aumentando poco a poco. Esto se debe a  que cuanto más lejos está la canica, más tarda en llegar a al final; además, según la teoría, cuando dejas descender un objeto por una trayectoria lineal, este presenta una aceleración constante, por lo que mientras más cerca de la meta se encuentra la canica, esta aumenta su velocidad (Esto lo podemos ver en la primera y tercera gráfica). Por otro lado, como corresponde, el gráfico espacio frente a tiempo sigue una tendencia parabólica.

Tal y cómo podemos ver en los valores de R obtenidos nuestros valores obtenidos (salvo en la última gráfica) son muy precisos. Además, son valores bastante exactos, ya que la aceleración obtenida en cada gráfica debía ser de 0,70 m/s2 (el cual pensamos que es el valor más exacto) y es más o menos lo que nos ha dado.

Los valores de la aceleración obtenidos han sido:

Valor de la aceleración de la tabla: 0,76m/s2

Valor de la gráfica del espacio frente al tiempo: 0,32 → 0,64 m/s2

Valor de la gráfica espacio frente al tiempo al cuadrado: 0,35 → 0,70 m/s2

(Hemos hallado la aceleración a través de la tendencia de las gráficas, de forma que la aceleración es igual al doble de la tendencia.)

Problema	Solución
La exactitud al medir el tiempo, ya que es prácticamente imposible darle al cronómetro justo cuando sale la bola y cuando llega al final.	No existe una solución para este problema, pero se podría utilizar un aparato que en cuanto entrase en contacto con la canica este comenzase a cronometrar hasta que la canica llega hasta el final.
Hay veces que es imposible saber si las canicas salían desde el lugar en el que debía salir o un poco más movido.	Se debe tener en cuenta si se tira justo donde está la marca, y si no es así, medir la distancia que haya entre la canica y la marca desde donde debería salir.
Al no tener soporte, la rampa no está completamente recta, lo que influye en su pendiente y en el trayecto de la bola.	Poner un soporte debajo para que siga una trayectoria correcta.
La rampa no era muy estable, algo que podría haber influenciado en los resultados.	Fijar la rampa para evitar este problema.

Bibliografía:

Ecuaciones Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (M.R.U.A.) | Fisicalab. (2017). Fisicalab.com. Retrieved 26 May 2017, from https://www.fisicalab.com/apartado/mrua-ecuaciones#contenidos

CRITERIO B

EL TIRO HORIZONTAL

El tiro horizontal consiste en el lanzamiento de un objeto horizontalmente con una velocidad inicial distinta a cero (debido a la fuerza del lanzamiento) desde una determinada altura.

El movimiento del objeto se caracteriza por la trayectoria parabólica que desarrolla. En su camino, actúan dos movimientos diferentes y totalmente independientes. Hablamos del movimiento rectilíneo uniforme (m.r.u.), dado que el objeto mantiene la velocidad inicial durante el recorrido, es el que sigue la X y el movimiento vertical al que influye la gravedad, por ello hablamos del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado de caída libe (m.r.u.a.), es el que sigue la Y.

Observémoslo en las siguientes imágenes:

En este tipo de lanzamiento la magnitud característica es el alcance. La distancia máxima que alcanza el objeto.  

Para este experimento voy a hacer uso de un tirachinas casero, para ello se necesitan:

→Una tabla de madera

→Una regla

→Dos puntillas

→Dos gomillas elásticas

Método:

- Dependiendo del tamaño de la tabla, coloca las puntillas a la misma longitud del centro de esta.

- Coloca la regla en el centro de la tabla.

- Enrolla las gomas entre las dos puntillas.

Como vamos a hacer uso de una gomilla, entra en juego la energía potencial elástica, energía que contiene la gomilla al echarla para atrás.

Cuando la gomilla entra en contacto con la bola la energía potencial elástica se convierte en energía cinética:

Ep= 1/2 kx2

Ec=12mv2

EXPERIMENTO

¿Cómo afecta la masa del objeto al alcance que obtiene al ser lanzado horizontalmente por medio de un tirachinas?

Hipótesis:

Mi hipótesis consiste en que a mayor masa, menor aceleración, dado que estas dos magnitudes son inversamente proporcionales, esto implica que la velocidad inicial de disparo será mas baja. Según las fórmulas anteriores, mientras menor velocidad menor distancia recorrida. Por el contrario, mientras menos pese la bola, más lejos llegará, ya que al pesar menos, se tendrá que ejercer menor fuerza (velocidad) sobre ella para que esta llegue lejos. Resumiendo, mientras más peso menor velocidad, y mientras menos velocidad, menos distancia recorrida. Esto se debe a:

El valor de x y m son constantes, por ello a medida que va aumentando el valor de m, el valor de la velocidad va disminuyendo.

Variables:

Variable dependiente: La distancia recorrida respecto a la mesa. La mediré con un metro (cm). Hay que tener en cuenta que al tener una forma circular, la bola seguirá rodando cuando llegue al suelo. Para que sea más claro el resultado, colocaré un metro en el suelo y grabaré el lanzamiento de manera que en el video se puede ver a que distancia a caído la bola. Además, el primer lanzamiento nos servirá para saber mas o menos por donde va a caer la bola, una vez localizado, colocaré piezas de plastilina, de manera que cuando caída deje la marca.

Variable independiente: La masa de las diferentes bolas. Antes de realizar el experimento las pesaré (gr).

Variables controladas: La fuerza con la que tiro las bolas con el tirachinas. Colocaré el inicio de la tabla en una regla, echaré para atrás la goma elástica siempre a la misma longitud. La gravedad es constante. Siempre tiraré el objeto desde la misma altura.

Materiales:

• Seis canicas de diferente peso.
• Cinta métrica.
• Taburete para colocar el tirachinas.
• Cámara con capacidad para grabar a cámara lenta.
• Plastilina.
• Tirachinas casero

Método:

• Prepara el tirachinas como está indicado anteriormente.
• Pon el tirachinas en el taburete y  mide la altura de donde se encuentra.
• Pon la cinta métrica en el suelo de forma que quede alineada con el tirachinas.
• Coloca la cámara.
• Pesa las diferentes bolas y colócalas en orden de menor a mayor peso.
• Coge la primera y colócala en el tirachinas.
• Echa para atrás el tirachinas 5 cm de la regla.
• Lánzala y presta atención a la marca que deja en el suelo.
• Coloca la plastilina encima de la cinta métrica alrededor de donde había caído anteriormente
• Apunta el resultado.
• Vuelve a realizar el proceso tres veces con cada una de las canicas.
• Compara tus resultados y compruébalos con la fórmula.
• Realizar gráficos y tablas.

Tabla:

Canicas	Peso (g)	Alcance 1 (cm)	Alcance 2 (cm)	Alcance 3 (cm)	Media (cm)
1	2,67	143	144	135	140,67
2	4,20	103	107	122	110,67
3	13,64	74	71	81	75,33
4	21,71	46	58	48	50,67
5	28,17	28	32	35	31,67
6	44,70	21	28	22	23,67

Gráfica:

Conclusión:

En esta práctica de laboratorio hemos investigado uno de los factores que afecta a la distancia que alcanza una canica cuando es lanzada horizontalmente. Para ello, hemos creado un tirachinas y hemos escogido 6 canicas de diferentes pesos, para luego lanzarlas.

Todos los datos que hemos obtenido están recogidos en la tabla mostrada anteriormente, en esta tabla se incluyen los diferentes pesos de las canicas y la distancia que alcanzaron en cada repetición y su media. Podemos decir que aparte de nuestra tabla hemos realizado una gráfica donde hemos recogido la media de la distancia alcanzada frente al peso de cada canica, la cual es una forma en la que resulta más fácil ver la tendencia de los datos. Según esta tendencia obtenida, podemos decir que mientras más pesa la canica, menos distancia alcanza al ser lanzada horizontalmente.

Una vez realizada la gráfica,  hemos visto que nuestro valor de R2 nos indica que los resultados no son precisos debido a que es una gráfica no lineal ya que los pesos no cuplen un patrón.

A la hora de recoger los datos, hemos tenido un gran margen de error. Para solucionarlo, cambiamos el método de medición varias veces en el laboratorio. probamos con varias opciones, pero la que más nos pareció que funcionaba mejor era la plastilina, la cual poníamos sobre la cinta métrica para que cuando la canica cayese sobre ella se quedase la marca.

Como conclusión podemos decir que a mayor peso de  canica, menor distancia recorre esta al ser lanzada horizontalmente. Por el contrario, a menor peso, mayor distancia recorrida. Esta conclusión va acorde con nuestra hipótesis, a la cual llegamos gracias a las fórmulas establecidas relacionadas con el tiro horizontal.

Cambiamos el método varias veces en el laboratorio, sobre todo a la hora de medir la variable dependiente. Probamos con varias opciones. (Explicar todo paso a paso y decir que acabamos midiéndolo con plastilina)

Evaluación

Problema	Solución
Con la plastilina no se marcaba exactamente el lugar donde caían las canicas, sobre todo las pequeñas. De esta forma, no sabemos exactamente el valor obtenido, puede que de 144 pero realmente fuese 144,8 por ejemplo.	En lugar de comenzar con pesos más bajos, utilizar desde el principio canicas más pesadas. Aunque conllevaría estirar más la goma para poder ver claramente una tendencia.
No podíamos mover el tirachinas encima de el taburete, ya que cambiaría la dirección y la longitud respecto al metro.	Anclar el tirachinas al taburete con cinta adhesiva.
Debíamos tirar siempre de la misma forma, en este caso levantando el dedo sin ejercer ningún tipo de fuerza.	Que lo realice la persona que mayor destreza tenga a la hora de tirarla.
Las canicas se pueden romper, cuanto más se rompa, menos pesado es y el resultado que se obtiene puede variar.	Utilizar en vez de canicas, diferentes tipos de rodamientos, que son más resistentes.
Como los pesos de las canicas no seguían un patrón, nos han salido resultados no lineales.	Coger pesos que sigan un patrón: 5, 10, 15…
Dependiendo de cómo tirase la canica, puede coger diferentes direcciones. De esta manera las longitudes alcanzadas pueden variar, ya que si se desplaza la canica hacia un lado, esta llega más lejos.	Intentar apuntar siempre hacia el centro.
La cinta métrica no estaba totalmente recta, ni el taburete estaba en el cm 0.	Comprobar con un láser para ver si de verdad estaba bien puesta la cinta métrica y poner un tope en el cm 0 en la pata del taburete para que este no se moviese.

BIBLIOGRAFÍA

Lanzamiento Horizontal | Fisicalab. (2017). Fisicalab.com. Retrieved 26 April 2017, from https://www.fisicalab.com/apartado/lanzamiento-horizontal#contenidos

Cinemática. (2017). Educaplus.org. Retrieved 26 April 2017, from http://www.educaplus.org/movi/4_4thorizontal.html

Cristina. (2017). Caída libre y tiro vertical, Tiro parabólico (horizontal y oblicuo). Es.slideshare.net. Retrieved 26 April 2017, from https://es.slideshare.net/DianaSBal/cada-libre-y-tiro-vertical-tiro-parablico-horizontal-y-oblicuo

Ecuaciones del tiro horizontal. (2017). Intercentres.edu.gva.es. Retrieved 26 April 2017, from http://intercentres.edu.gva.es/iesleonardodavinci/Fisica/Tiro-horizontal/Tiro-horizontal03.htm

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lanzamiento horizontal - Buscar con Google. (2017). Google.es. Retrieved 26 April 2017, from https://www.google.es/search?q=lanzamiento+horizontal&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwj48cCd1anTAhUH0hoKHWZWDHoQ_AUICCgB&biw=1226&bih=699#tbm=isch&q=movimiento+parab%C3%B3lico+horizontal&imgrc=7oxA2JwfnF6vFM: