practica de laboratorio n fisik sharon!!!!!!!!!!!!!! v

7/31/2019 PRACTICA DE LABORATORIO N fisik sharon!!!!!!!!!!!!!! v

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PRACTICA DE LABORATORIO N 02

MOVIMIENTO PARABOLICO DE UN PROYECTIL

I.- OBJETIVOS

Determinar la relacin entre ngulo de disparo y alcance mximo

Determinar la velocidad de lanzamiento

II.- FUNDAMENTO TEORICO

Como la nica fuerza que acta sobre el proyectil es su propio peso, la segunda

ley de Newton en forma de componentes rectangulares, indica que la componente

horizontal de la aceleracin es nula, y la vertical est dirigida hacia abajo y es iguala la cada libre, entonces:

= = 0 ; = =

= ............... (1)

En virtud de la ecuacin (1), se concluye que el movimiento puede definirse como

una combinacin de movimiento vertical uniformemente acelerado.

MOVIMIENTO DE UN PROYECTIL

En este caso se lanza un objeto con cierto ngulo de elevacin respecto a un

plano horizontal de referencia, tal como se ve en la figura. La velocidad en el punto

origen o donde inicia su recorrido est representada por el vector (velocidadinicial), en este punto hacemos por conveniencia t = 0, luego designamos el

ngulo de tiro como , de modo que se puede descomponer la velocidad inicialen una componente horizontal , y una componente vertical, .Puesto que la aceleracin horizontal es nula tal como se ve en la ecuacin (1),la componente horizontal de la velocidad permanece constante durante elmovimiento, para cualquier instante posterior t > 0.

= .(2)


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Como la aceleracin vertical es igual a g. La velocidad vertical para todoinstante de tiempo ser:

= gt .(3)

Trayectoria de un proyectil, lanzado con un ngulo de elevacin , y convelocidad inicial .El vector velocidad v es tangente en todo instante a la trayectoria. Luego como es constante, la abscisa x (alcance) en un instante cualquiera es:

X = ( )t .(3)Y la ordenada y vale :

Y= ( )t - g....(4)En el tiro con ngulo de elevacin mayor a cero, el tiempo requerido para que el

proyectil alcance la mxima altura h, lo calculamos haciendo = 0 en la ecuacin(3), entonces:


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= ...(5)La altura mxima se obtiene sustituyendo (5) en la ecuacin (4), lo cual da como

resultado lo siguiente:

= ..(6)El tiempo necesario para que el proyectil retorne al nivel de referencia de

lanzamiento se denomina tiempo de vuelo, y es el doble del valor dado por la

ecuacin (5), reemplazado este valor en la ecuacin (4), se puede calcularse el

alcance mximo, es decir la distancia horizontal cubierta, esto es:

R= . (7)

La ecuacin de la trayectoria se obtiene despejando t en la ecuacin (3) y

reemplazando este valor en la ecuacin (4), la cual es la ecuacin de una

parbola.

Y= X - . (8)

III. EQUIPOS Y MATERIALES.

Una computadora.

Program Data Studio installed.

Interface Science worshop 750.

Sistema lanzador de proyectiles (ME- 6931).

Accesorio para tiempo de vuelo (ME- 6810).

Adaptador para foto puerta (ME- 6821).

Esfera de plstico.

papel carbn, papel bond.

Soporte con pinzas.

cinta mtrica 2m.


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IV.- PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES

Movimiento parablico

a) Verificar la conexin e instalacin de la interface.

b) Ingresar al programa Data Studio y seleccionar crear experimento.

c) Seleccionar el accesorio para tiempo de vuelo y fotopuerta, de la lista de

sensores y efectuar la conexin usando los cables para trasmisin de datos, de

acuerdo a lo indicado por Data Studio.

d) Efecte la configuracin del temporizador, para la fotopuerta y el accesorio para

el tiempo de vuelo, tal como se aprecia en la figura

e) Adicione un medidor digital a los datos recogidos por el temporizador, en el se

registrara el tiempo de vuelo.

f) Coloque la fotopuerta en el adaptador y luego en la boca del lanzador de

proyectiles


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g) Efecte el montaje de dispositivos y accesorios tal como se muestra en la

figura

MOVIMIENTO PARABOLICO

a) Verifique la elevacin angular del tubo lanzador.

b) Inserte con ayuda del tubo atacador la esfera de plstico, en la primera o

segunda posicin de compresin del resorte segn sea el caso

c) Verificar la puntera, esta debe coincidir con la direccin del accesorio para

tiempo de vuelo

d) Pulsar el botn inicio.

e) Tirar suavemente del cable que activa el disparador.

f) Verificar el punto de alcance mximo correspondiente; de ser necesario ajuste la

distancia de ubicacin del accesorio para tiempo de vuelo.

g) Anote el valor de ubicacin del accesorio para tiempo de vuelo.

h) Vare la posicin angular aumentados cinco grados cada vez.

i) Repita los procedimientos desde (a) hasta (g), para las medidas angulares

mostradas en las tablas usando la esfera de plstico.


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TABLA 01

Angulo de tiro (Rad) Alcance mximo

promedio (m)

Tiempo de vuelo (s) Velocidad

inicial (m/s)

0.087 (5) 1.439 0.1129 8.62

0.175 (10) 1.589 0.1525 10.87

0.262 (15) 1.897 0.2278 8.93

0.349 (20) 1.175 0.3009 15.62

0.436 (25) 1.386 0.3710 16.13

0.524 (30) 1.522 0.4238 10.87

0.611 (35) 1.634 0.4844 8.62

0.698 (40) 1.735 0.5392 8.33

0.785 (45) 1.839 0.6093 9.80

0.873 (50) 1.788 0.6636 13.89


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V.- CUESTIONARIO

1.- Sealar y clasificar las fuentes de error en este experimento.

Angulo de tiro

(Rad)

Alcance mximo

promedio (m)

Tiempo de

vuelo (s)

Velocidad inicial

(laboratorio)

Velocidad inicial

(formula)

0.087 (5) 1.439 0.1129 8.62 9.012

0.175 (10) 1.589 0.1525 10.87 6.748

0.262 (15) 1.897 0.2278 8.93 6.098

0.349 (20) 1.175 0.3009 15.62 4.233

0.436 (25) 1.386 0.3710 16.13 4.211

0.524 (30) 1.522 0.4238 10.87 4.150

0.611 (35) 1.634 0.4844 8.62 4.128

0.698 (40) 1.735 0.5392 8.33 5.143

0.785 (45) 1.839 0.6093 9.80 4.245

0.873 (50) 1.788 0.6636 13.89 4.218

Hallamos la velocidad inicial por formula:

R=

=

Haciendo los clculos con las formulas propuestas el error que encontr es mucho

en lo que respecta a la velocidad inicial lo experimentado es casi el doble de lo

calculado con la formula y en algunos casos es ms que el doble de lo calculado

con la formula.

En el alcance mximo sucede lo contrario lo experimentado es a la mitad y en

algunos caso hasta la tercera parte que de lo calculado


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2.- Se cumple el principio de independencia de movimiento, para las

esferas lanzadas?

Si, ya que por ser un movimiento compuesto existe el movimiento en el eje X

independientemente del movimiento q presenta n el eje Y, por lo cual se cumple elprincipio de independencia de movimiento.

3.- comparar los resultados del alcance mximo horizontal obtenidos en la

tabla con los datos de V yencontrados utilizando la ecuacin (7)

Angulo de tiro

(Rad)

Alcance mximo

promedio (m)

Tiempo de

vuelo (s)

Velocidad inicial

(laboratorio)

Alcance Max.

(formula)

0.087 (5) 1.439 0.1129 8.62 1.317

0.175 (10) 1.589 0.1525 10.87 4.124

0.262 (15) 1.897 0.2278 8.93 4.069

0.349 (20) 1.175 0.3009 15.62 16.003

0.436 (25) 1.386 0.3710 16.13 20.337

0.524 (30) 1.522 0.4238 10.87 10.442

0.611 (35) 1.634 0.4844 8.62 7.125

0.698 (40) 1.735 0.5392 8.33 6.973

0.785 (45) 1.839 0.6093 9.80 9.80

0.873 (50) 1.788 0.6636 13.89 19.388

Como podemos observar en la tabla el alcance mximo obtenido por formulacomparado con el alcance mximo obtenido experimentalmente es mucho mayor

el alcance mximo obtenido por formula y el margen de error es demasiado por lo

que concluimos que hubo un mal manejo del equipo o q el equipo estaba daado.


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4.- Demostrar que el Angulo de 45 da el mximo alcance horizontal.

En los anteriores ejercicios se observ que el seno de cualquier ngulo es siempre

menor que 1 por lo que tiende a disminuir al valor que lo est multiplicando.

En el caso del 90 no es as por lo que siempre quedara la velocidad inicial al

cuadrado y al ser dividido por la gravedad va a ser un valor mayor que en otros

caso.

En conclusin el alcance mximo de un proyectil se realizara con un ngulo de

inclinacin de 45.

5.- Encontrar el ngulo de disparo para el cual, el alcance horizontal es igual

a la mxima altura del proyectil

Igualamos R = h por lo tanto:

=


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=

= 2

= 4 = 75.964

6.- Cules son las fuerzas que actuan sobre el proyectil despues de haber

sido lanzado?, muestre su respuesta en un diagrama.

La nica fuerza que acta sobre el proyectil es la fuerza gravitatoria que vendraa

ser su mismo peso

7.- Cmo se determinara la velocidad inicial de una bala si solo se dispone

de una cinta mtrica?

Se determinara con la frmula del alcance mximo donde solo interviene el

ngulo que hace la velocidad con el eje X

=


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8.- Qu es una curva balstica? Explicar detalladamente.

La curva balstica es la trayectoria de vuelo que sigue un proyectil sometido

nicamente a su propia inercia y a las fuerzas inherentes al medio en el que se

desplaza, principalmente la fuerza gravitatoria. La ciencia que estudia losfenmenos balsticos en general se denomina balstica. La balstica exterior

estudia la trayectoria balstica bajo diversas condiciones. Cuando sobre el proyectil

tan solo acta la gravedad, la trayectoria balstica es una parbola. Sin embargo,

la presencia de otras fuerzas, tales como la resistencia aerodinmica(atmsfera),

la fuerza de sustentacin, la fuerza de Coriolis (efecto dela rotacin terrestre), etc.

hace que la trayectoria real sea algo diferente de una parbola. Algunos

proyectiles autopropulsados se denominan balsticos haciendo hinca pi que no

existe propulsin nada ms que en la fase inicial de lanzamiento ('fase caliente')

Utilizaremos las siguientes hiptesis simplificadoras:

El alcance del proyectil es suficientemente pequeo como para poder despreciar

la curvatura de la superficie terrestre (la aceleracin gravitatoria es normal a dicha

superficie);

La altura que alcanza el proyectil es suficientemente pequea como para poder

despreciar la variacin del campo gravitatorio terrestre con la altura;
http://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoriahttp://es.wikipedia.org/wiki/Proyectilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bal%C3%ADsticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3licohttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_aerodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Sustentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Coriolishttp://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Coriolishttp://es.wikipedia.org/wiki/Sustentaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_aerodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_aerodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3licohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bal%C3%ADsticahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Proyectilhttp://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoria


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La velocidad del proyectil es suficientemente pequea como para poder despreciar

la resistencia que presenta el aire a su movimiento; No tendremos en cuenta el

efecto de rotacin de la Tierra que, como veremos ms adelante, tiende a desviar

el proyectil hacia la derecha de su trayectoria cuando el movimiento tiene lugar en

el hemisferio Norte.

9.- A que se denomina visual de puntera?, hacer un esquema explicativo

de como apuntar con un arma de fuego para batir el blanco.

Se denomina visual de puntera al calculo que se hace para batir el blanco ya sea

con un arma de fuego. Estadsticamente, podemos decir que los errores de

ejecucin de los disparos estn compuestos de la siguiente manera:

Un 40% errores de puntera

Otro 40% errores al pulsar el disparador, fundamentalmente por la

inmovilidad de la mueca

El 20% restante se debe a todo lo dems: postura incorrecta, empue

defectuoso, mala respiracin, etc.

Con qu ojo debemos apuntar?

Todos tenemos un ojo director (o fuerte) y ste es el que debe estar viendo las

miras mientras cerramos o tapamos el ojo no diestro (o dbil). Se recomienda no

cerrar, sino tapar el ojo dbil con un parche opaco transparente, para equilibrar la

entrada de luz a ambos ojos y no cansar en exceso los msculos de la cara.

Contrariamente a lo que suele creerse, no siempre la persona diestra tiene ojo

director derecho o viceversa (el zurdo ojo director izquierdo). En su gran mayora,

el ojo coincide con la mitad del cuerpo hbil, pero hay casos en los que no. Por

ejemplo, un diestro cuyo ojo derecho tiene menor visin que el izquierdo y por estarazn su cerebro en algn momento transform al ojo que mejor ve en ojo

director, aunque ste no coincida con la mitad diestra del cuerpo, y en

consecuencia tenemos un diestro con ojo director izquierdo.


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Qu debemos mirar?

Una vez hemos identificado cul es el ojo que debemos utilizar, nos enfocamos en

la siguiente pregunta: qu es lo que debemos mirar para hacer una buena

puntera? Es anatmicamente imposible enfocar perfectamente los tres puntosque debemos ver en el tiro (alza-guin-blanco). Si alguien duda de esta

afirmacin, que vea la yema de su dedo ndice con el brazo extendido apreciando

la huella digital del mismo y ver que el entorno del dedo y los objetos que estn a

mayor distancia se ven borrosos. A la inversa, si aprecia algn objeto en el fondo

con claridad no podr ver definidas las huellas digitales

10.- A que se denomina parbola de seguridad?

La parbola de seguridad delimita dos zonas, la batida en la cual cualquier

objetivo puede ser alcanzado con dos ngulos de tiro, de la no batida (


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11.-Qu es y como se origina el efecto de desvio lateral de un proyectil?

se tiene un sistema mecnico que arroja proyectiles formando un ngulo con

respecto a la horizontal se puede afirmar, antes de realizar un disparo, que la

trayectoria de la bola ser una parbola y que tanto su posicin inicial como finalse encuentran alineados con respecto al can. Esta descripcin del movimiento

es vlida si la trayectoria es lo suficientemente corta para despreciar el efecto

Coriolis y el rozamiento del aire.

En el presente trabajo se analizan las posibles causas que pueden afectar la

alineacin entre el can y la posicin de salida y llegada del proyectil.

Se sabe que si el plano de apoyo no es perfectamente horizontal y/o el can

tiene fallas mecnicas, la posicin final a la que debera llegar el proyectil se

encuentra desviada con respecto a la posicin horizontal ideal, como se puede ver

en la ilustracin 1. En trabajos anteriores [1] se encontr una desviacin en la

trayectoria de los proyectiles lanzados en una experiencia de tiro oblicuo para el

clculo del valor de la aceleracin de la gravedad. En este trabajo se estudia la

horizontalidad del plano de apoyo y posibles fallas mecnicas en el can marca

Pasco utilizados en el mismo. El fin es determinar cul fue, en ese caso, la causa

del desvo y si, de alguna manera, esta desviacin puede ser una fuente de error

para la determinacin del valor de la gravedad.


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Ilustracin 1: Vista desde arriba del can. Las nubes de puntos muestran la

posicin final de los proyectiles para tres velocidades distintas. El color rojo es

para el caso ideal, y el color azul para el caso en que exista un error no visible en

el arreglo experimental.

VI.- CONCLUSIONES

Estelaboratorio sirvi para comprobar experimentalmente lo sabido por teora.Se ha probado que el alcance mximo se puede hallar por las formulas

matemticas propuestas por los cientficos.

Se encontr tericamente elvalor de la velocidad inicial como tambin del alcancemximo por la formula de los mnimos cuadrados y los valores hallados no se

compararon con los valores hallados experimentalmente, por lo que creo que hubo

algunas fallas al momento de hacer el experimento y no solo eso, las fallas son

por el doble e incluso mas por lo que el margen de error es demasiado grande.

Y tambin en la velocidad inicial lo experimentado en el laboratorio es casi el doble

de lo que sale tericamente y en un solo caso es el cuadruple de lo sale

teoricamente por lo que el margen de error es demasiado grande y podemos

concluir que esto se puede deber a muchos factores externos explicados

anteriormente.
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