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INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA QUINTO DE BACHILLERATO CICLO ESCOLAR 2014-2015 PRÁCTICA # 4: Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA) Objetivo: Identifica y describe el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, MRUA, que se produce al caer un cuerpo por un plano inclinado. Calcula la aceleración de los objetos que se mueven con un MRUA. Observa, registra y formula cálculos de situaciones comparables a MRUA. Introducción: 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. Se caracteriza porque el móvil sigue una trayectoria rectilínea y porque la aceleración aumenta o disminuye progresivamente al transcurrir el tiempo, es decir, recorre espacios diferentes en tiempos iguales. 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 como el movimiento que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante. La aceleración es la variación de la velocidad de un móvil en cada unidad de tiempo. La unidad de la aceleración en el SI es m/seg2, sin embargo, también se emplean los cm/seg2 y los km/h2. El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) es un caso particular del movimiento uniformemente acelerado (MUA). En mecánica clásica el movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA) presenta tres características fundamentales: 1. La aceleración y la fuerza resultante sobre la partícula son constantes. 2. La velocidad varía linealmente respecto del tiempo. 3. La posición varía según una relación cuadrática respecto del tiempo. Un cuerpo lleva un MRUA cuando su trayectoria es recta y su aceleración es constante. Cuando un cuerpo cae en caída libre lleva este movimiento. El espacio recorrido viene dado por la ecuación: Si inicialmente está parado, vo=0, entonces Si conocemos el tiempo empleado en recorrer un determinado espacio se puede calcular su aceleración. ING. MARGARITA ZAGO M. Prac Lab FB1#4 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).doc 1 INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA QUINTO DE BACHILLERATO CICLO ESCOLAR 2014-2015 Material: 1 Soporte universal 1 Riel metálico 1 Tabla de Madera 1 embudo 1 Tira de foamy 4 botellas de vidrio 1 Flexómetro * 3 Cronómetro (puede ser el del celular)* 1 Canicón * (canica grande) 10 Hojas de papel milimétrico (graficar) * 2 cintas de costurera * 2 Transportadores * 3 reglas * 3 Calculadoras * 1 pelotita de esponja (de las chiquititas de 1 cm de diámetro) * 1 tijeras* 1 Diurex, masking tape, cinta adhesiva, o similar * 100 g de arena * 100 ml de glicerina o aceite espeso (de cocina, de bebé, de coche)* 1 trapo de cocina para limpiar* Procedimiento: Parte #1: Aceleración de una canica al bajar por una rampa. 1. Realiza el montaje de la foto. La altura de la parte más alta del riel debe ser de 20 cm. 2. Marca el riel con un plumón, cada 30 cm. 3. Suelta la canica desde la primera marca y mide el tiempo que tarda en recorrer diferentes distancias: 30 cm, 60 cm, 90 cm, 120 cm, 150 cm y 180 cm. 4. Repite cada medición tres veces. 5. Completa la tabla con los datos obtenidos. El tiempo t(s) es la media aritmética de los tres tiempos medidos: t(s)=(t1+t2+t3)/3 6. En la última columna se calcula el tiempo al cuadrado. ING. MARGARITA ZAGO M. Prac Lab FB1#4 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).doc 2 INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA QUINTO DE BACHILLERATO CICLO ESCOLAR 2014-2015 7. Representa y elabora en papel milimétrico la gráfica con los datos del espacio frente al tiempo. 8. Comprueba si la curva se ajusta a la de un MRUA. 9. Representa y elabora en papel milimétrico la gráfica del espacio frente a tiempo al cuadrado. Calcula la pendiente de la recta y la aceleración de la bola. 10. También elabora las gráficas de velocidad-tiempo y de aceleración-tiempo con los datos obtenidos anteriormente. Parte #2: Las botellas lentas y la cápsula. 1. Prepara una rampa cubriendo una de las superficies de una tabla de madera con foamy, para evitar que las botellas resbalen. 2. Mide la longitud de la rampa y divídela en 3 intervalos iguales. 3. Haz rodar una botella vacía por dicha rampa y observa cómo se comporta. Mide el tiempo que tarda en llegar a cada una de las marcas y al término de la rampa. 4. Ahora llena dicha botella con arena y vuélvela a deslizar por la rampa. ¿Se comporta igual? ¿Tardó el mismo tiempo para llegar a cada una de las marcas, y al final de la rampa? 5. Toma otra botella que contiene un poco de glicerina y repite el experimento. ¿Observas alguna diferencia con las dos anteriores? ¿Cuánto tiempo tardó en llegar a cada marca? 6. ¿Cómo puedes hacer para que la botella de glicerina empiece a girar lentamente y cambie su velocidad a la mitad de la rampa? 7. ¿Qué sucede si pones mucha arena o glicerina? ¿Y si pones muy poquita? 8. Ahora prepara una cápsula con el patrón que viene en este formato. Ármala y coloca en su interior una pelotita. Hazla rodar por la rampa, la cual debe tener muy poca inclinación. Mide el tiempo que tarda en llegar a cada una de las rampas y al final de la rampa. 9. Calcula la aceleración de cada una de las botellas empleadas y de la cápsula. 10. Elabora las gráficas de distancia-tiempo, velocidad-tiempo y aceleración-tiempo de cada una de las botellas y de la cápsula. ING. MARGARITA ZAGO M. Prac Lab FB1#4 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).doc 3 INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA QUINTO DE BACHILLERATO CICLO ESCOLAR 2014-2015 Cuestionario: Parte #1 Aceleración de una canica al bajar por una rampa. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Halla las velocidades para cada distancia (30, 60, 90, 120, 150, 180 cm) que ha recorrido la canica. Calcula la velocidad media, dividiendo el camino recorrido por el tiempo transcurrido. ¿Qué es lo que produce el movimiento de la canica? ¿Qué sucedería con la aceleración si se duplicara el ángulo de inclinación? ¿Por qué, cuanto mayor es la trayectoria mayor es la distancia alcanzada por el carrito? ¿Cómo determinarías la velocidad final en cada instante en el gráfico aceleración-tiempo? ¿Qué representa la pendiente de la gráfica velocidad-tiempo? Completa el siguiente cuadro comparativo entre MRU y MRUA Parte #2: Las botellas lentas y la cápsula. 9) ¿Cómo puedes hacer para que la botella de glicerina empiece a girar lentamente y cambie su velocidad a la mitad de la rampa? 10) ¿Qué sucede si pones mucha arena o glicerina? ¿Y si pones muy poquita? 11) Un automóvil corre a razón de 720 km/h y luego frena de tal modo que se logra detener por completo en 8 segundos. ¿Cuál es la magnitud de su aceleración? a) 25 m/s2 b) 40 m/s2 c) 90 m/s2 d) -25 m/s2 e) N.A. 2 12) Un carro que viaja a una velocidad de 12 m/s es sometido a una aceleración de 1.2 m/s . ¿Cuál será su velocidad 15 segundos después de haber sido acelerado? a) 18 m/s b) 20 m/s c) 24 m/s d) 30 m/s e) 32m/s Conclusión Bibliografía ING. MARGARITA ZAGO M. Prac Lab FB1#4 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).doc 4 INSTITUTO ORIENTE DE PUEBLA, A.C. LABORATORIO DE FÍSICA BÁSICA QUINTO DE BACHILLERATO CICLO ESCOLAR 2014-2015 ING. MARGARITA ZAGO M. Prac Lab FB1#4 Movimiento Rectilíneo Uniformemente Acelerado (MRUA).doc 5