Práctica de laboratorio: La velocidad rodando cuesta abajo 9 Alejandro García Raquel Herrera 4ºA Sandra Ruiz

Planteamiento del problema Nuestro objetivo consiste en averiguar la aceleración y velocidad, que adquiere una bola de madera que cae por una rampa. Dando diferentes longitudes y midiendo el tiempo que tarda en recorrerlas. Y así poder poner en práctica los conocimientos adquiridos en la teoría del Tema 1 “El estudio del movimiento”.

Búsqueda de información Para poder llevar a cabo el experimento es necesario buscar previamente alguna información imprescindible. En primer lugar como se trata de un experimento para hallar la velocidad y aceleración de la bola, hay que saber en qué es la velocidad y que es la aceleración: Velocidad: Es la distancia que recorre el móvil en unidad de tiempo, se calcula así: V= e/t y se mide en m/s. Aceleración: Es la variación de la velocidad respecto el tiempo, se calcula así: y se mide en m/s^2.

Si se trata de un movimiento rectilíneo uniforme (MRU): En segundo lugar tenemos que documentarnos sobre los tipos de movimientos que existen y sus respectivas fórmulas y gráficas: Si se trata de un movimiento rectilíneo uniforme (MRU): Su trayectoria es recta, su velocidad es constante y por lo tanto su aceleración es cero. Fórmula: Gráficas: S = S0+ vt

Si se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA): Su trayectoria es recta y el módulo de la velocidad varía de forma constante, por lo tanto existe aceleración. Fórmulas: Gráficas: S = S0+ V0 t+1/2at^2 V= Vo+at V^2 = Vo^2+ 2a(S-So)

Si se trata de un movimiento circular uniforme (MCU): Su trayectoria es circular, su velocidad es constante en módulo, pero varía su dirección, existe la aceleración centrípeta. Fórmulas: Gráficas: Son las mismas que en un MRU: S = S0+ vt

Montaje para llevar a cabo el experimento:

Hipótesis Tras el estudio que hemos elaborado con anterioridad, llegamos a la conclusión de que al trabajar en una trayectoria recta el Movimiento Circular Uniforme (MCU) queda descartado, y estaríamos entre dos variables, un MRU y un MRUA, como la bola va a descender sobre una rampa va a existir una aceleración, por lo tanto es un MRUA. Estas serían ejemplos de gráficas de MRUA, Aceleración -tiempo Velocidad-tiempo Espacio- tiempo

Parte experimental

Material: Para poder llevar a cabo el experimento necesitamos estos materiales: Una bola, en nuestro caso de madera. Una rampa. Una regla o cinta métrica. Un rotulador. Dos cronómetros. Lápiz y papel para apuntar los datos.

Procedimiento: En primer lugar realizamos el montaje para llevar a cabo la práctica. Situamos la rampa sobre un trozo de madera para darle un poco de inclinación. Después con un rotulador marcamos longitudes cada cinco centímetros, empezando en 25 cm, 30 cm, 35 cm… etc.

Una vez montado, iniciamos el experimento: Situamos la bola al borde de la rampa y la dejamos caer, ponemos el cronómetro en marcha y cuando llegue a la longitud que indicada lo paramos. (Para acelerar el proceso utilizamos dos cronómetros, de esta forma dos personas del grupo cogen tiempos, la otra deja caer la bola y apunta) En una tabla espacio-tiempo apuntamos el tiempo que ha tardado en llegar a la marca y repetimos este proceso hasta tres veces en cada longitud, obteniendo así 6 tiempos para cada marca. (Decidimos hacer marcas hasta los 60 cm)

Cosas a tener en cuenta: El tiempo viene expresado en segundos y el espacio en centímetros por lo que, más tarde al calcular la velocidad ésta será expresada en cm/s, lo mismo que la aceleración que será expresada en cm/s^2. Al ir cogiendo tiempos desechamos aquellos que creemos que son erróneos por ejemplo: Cuando en vez de dejar caer la bola, se empuja. Cuando se le da mucho más tarde al cronómetro por un despiste o simplemente cuando creemos que se debe repetir ya que es muy diferente al resto de datos.

Recogida de datos: La recogida de datos consiste en anotar los tiempos a la vez que vamos realizando el ejercicio en la tabla espacio-tiempo. Un vez recogidos los datos, utilizamos el programa informático Excel, para poder calcular la media de los 6 tiempos recogidos, e insertar las fórmulas para hallar la velocidad y la aceleración. NO ENTIENDO ESTA FÓRMULA

Una vez realizada la tabla en Excel, obtenemos las gráficas correspondientes al espacio que recorre la bola, su velocidad y aceleración. S(cm) t(s)

Análisis de datos: Comentario de los resultados de este ejercicio experimental a partir de la tabla de tiempos: Los tiempos que se obtienen van incrementando, es decir, a mayor distancia más tiempo tarda en bajar la bola, no aumentan de manera proporcional ya que se trata de un ejercicio experimental. A partir de las gráficas: En la gráfica s-t podemos contemplar que la pendiente tiende a formar una parábola (posiblemente si se hubieran recogido más datos se vería más claro). La bola tarda menos tiempo en recorrer intervalos de espacio iguales.

A partir de la gráfica v-t, podemos ver como la velocidad cambia su módulo a medida que avanza el tiempo. Y en la gráfica a-t, vemos como la aceleración va disminuyendo al aumentar el tiempo. En realidad al tratarse de un MRUA, la aceleración tendría que ser igual en todo el recorrido, pero al ser un ejercicio experimental, hay factores que impiden que esto se cumpla.

Preguntas y conclusiones: Nuestra hipótesis se confirma, se trata de un MRUA, al estar en una trayectoria recta y al existir aceleración, ya que varía el módulo de la velocidad. El problema es que al tratarse de un ejercicio experimental, hay factores que impiden que sea un MRUA perfecto. Factores que influyen y que no tenemos en cuenta: Tiempo de reacción: Es el tiempo que se tarda en darle al botón para iniciar la cuenta en el cronómetro, después de recibir la señal de salida de la bola. Y de la misma manera es el tiempo que tardas en parar el cronómetro una vez que llega a la longitud deseada.

Fuerza de rozamiento: La fuerza de rozamiento es la que permite o frena el movimiento y en este ejercicio no se contempla. Una vez terminado el experimento nos hacemos una serie de preguntas: ¿Si hubiéramos recogido más datos se vería más claro en la gráfica s-t que se trata de un MRUA? ¿Podríamos haber utilizado algún truco para reducir el tiempo de reacción que tardábamos para poner en marcha el cronómetro? Si hubiéramos utilizado una bola de otro material, ¿sería igual su velocidad, que utilizando la de madera?

Breve bibliografía: Búsqueda de información: Libro de texto 4º eso “Física y Química” http://www.uctemuco.cl/docencia/innovacion/proyectos/2007/guiacont_fis_mov.html http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f1_cinematica.php#.UNeH1G8sAUw Gráficas: Imágenes google.