I. OBJETIVO Estudiar el movimiento uniforme de una burbuja de aire en el Tubo de Nicola Estudiar el movimiento de una rueda de Maxwell

II. FUNDAMENTO TERICO

1. Movimiento Rectilneo UniformeLos movimientos rectilneos,que siguen una lnea recta, son los movimientos ms sencillos. Movimientos ms complicados pueden ser estudiados como la composicin de movimientos rectilneos elementales. Tal es el caso, por ejemplo, de los movimientos de proyectiles.El movimiento rectilneo puede expresarse o presentarse comoMovimiento rectilneo uniforme, o como

Movimiento rectilneo uniformemente acelerado.Este ltimo puede, a su vez, presentarse como decada libreo desubida vertical.

Concepto de rapidez y de velocidadMuy fciles de confundir, son usados a menudo como equivalentes para referirse a uno u otro.Pero larapidez (r)representa un valor numrico, una magnitud; por ejemplo, 30 km/h.En cambio lavelocidadrepresenta unvectorque incluye un valor numrico (30 Km/h) y que adems posee unsentidoy unadireccin.Cuando hablemos de rapidez habr dos elementos muy importantes que considerar: la distancia (d)y eltiempo (t), ntimamente relacionados.As:Si dos mviles demoran el mismo tiempo en recorrer distancias distintas, tiene mayor rapidez aquel que recorre la mayor de ellas.Si dos mviles recorren la misma distancia en tiempos distintos, tiene mayor rapidez aquel que lo hace en menor tiempo.

Significado fsico de la rapidez

La rapidez se calcula o se expresa en relacin a la distancia recorrida en cierta unidad de tiempo y su frmula general es la siguiente:

Dondev = rapidez d = distancia o desplazamiento t = tiempo

Usamosvpara representar la rapidez, la cual es igual al cociente entre la distancia(d)recorrida y el tiempo(t)empleado para hacerlo.Como corolario, ladistanciaestar dada por la frmula:

Segn esta, la distancia recorrida por un mvil se obtiene de multiplicar su rapidez por el tiempo empleado.A su vez, si se quiere calcular eltiempoempleado en recorrer cierta distancia usamos

El tiempo est dado por el cociente entre la distancia recorrida y la rapidez con que se hace.

En este ejemplo, el mvil recorre 8 metros cada 2 segundos y se mantiene constante.

Representacin grfica Grficas de M.R.U.Grfica posicin-tiempo (x-t)x=x0+vtLagrficaposicin-tiempo(x-t)deun movimiento rectilneo uniforme (m.r.u.). Representa enel eje horizontal (eje x) el tiempo y en el eje vertical laposicin. Observa como la posicin (normalmente la coordenadax) aumenta (o disminuye) de manera uniforme con el paso del tiempo. Podemos distinguir dos casos, cuando la velocidad es positiva o negativa:

A partir del ngulo puedes obtener la velocidad. Recuerda para ello que,en un tringulo rectngulo se define la tangente de uno de sus ngulos como el cateto opuesto partido cateto contiguo:tan= catetoopuestocatetocontiguo = xt=xx0t=vEl valor de la pendiente es la propia velocidad. Por tanto a mayor pendiente de la recta, mayor velocidad posee el cuerpo.Grfica velocidad-tiempo (v-t)v=v0=cteLagrfica velocidad-tiempo (v-t)de un movimiento rectilneo uniforme (m.r.u.)muestra que la velocidad permanece constante a lo largo del tiempo. De nuevo, podemos distinguir dos casos:

Observa queel rea que limitada bajo la curva v entre dos instantes de tiempo es elespacio recorrido.

2. Movimiento Rectilneo Uniformemente Variado MOVIMIENTO RECTILNEO UNIFORMEMENTE ACELERADO (M.R.U.A.)Elmovimiento rectilneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.), tambin conocido comomovimiento rectilneo uniformemente variado (m.r.u.v), es un movimiento rectilneo con aceleracin constante, y distinta de cero. En este apartado vamos a estudiar:CONCEPTO DE M.R.U.A.Encontrar elmovimiento rectilneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.)en tu da a da es bastante comn. Un objeto que dejas caer y no encuentra ningn obstculo en su camino (caida libre) un esquiador que desciende una cuesta justo antes de llegar a la zona de salto, son buenos ejemplos de ello. El movimiento rectilneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.) estambin conocido comomovimiento rectilneo uniformemente variado (m.r.u.v)ycumple las siguientespropiedades: La trayectoria es una lnea recta y por tanto, laaceleracin normales cero Lavelocidad instantneacambia sumdulode manera uniforme: Aumenta o disminuye en la misma cantidad por cada unidad de tiempo. Esto implica el siguiente punto Laaceleracin tangencialesconstante. Por ello laaceleracin mediacoincidecon laaceleracin instantneaparacualquier periodo estudiado (a=am)Un cuerpo realiza unmovimiento rectilneo uniformemente acelerado (m.r.u.a.)omovimiento rectilneo uniformemente variado (m.r.u.v.)cuando sutrayectoriaes una lnea rectay suaceleracin es constante y distinta de 0. Esto implica quela velocidad aumenta o disminuye su mdulo de manera uniforme.

Observa que, aunque coloquialmente hacemos distincin entre un cuerpo que acelera y otro que frena, desde el punto de vista de la Fsica, ambos sonmovimientos rectilneos uniformemente variados. La nica diferencia es que mientras que uno tiene una aceleracin positiva, el otro la tiene negativa.La ecuacin del movimiento Cuando un objeto se mueve con aceleracin constante, se tiene un movimiento uniformemente acelerado. Cuando el movimiento es en lnea recta, la ecuacin que lo describe es x(t) = x + v t + 1/2at.tEsta es la ecuacin de una parbola. Por otro lado, la velocidad instantnea v atv(t)=dx/dt= 0 + , en el plano v-t describe Una lnea recta cuya pendiente es igual a la aceleracin del objeto. Si se tiene el registro de la posicin de un objeto, en movimiento uniformemente acelerado, para diferentes instantes de tiempo, es posible determinar toda la informacin del movimiento del objeto: la ecuacin de movimiento y la velocidad instantnea para cualquier tiempo.

III. MATERIALES E INSTRUMENTOS Rueda de maxwellEste dispositivo clsico se utiliza para demostrar la conservacin de la energa mecnica. Despus de soltar la rueda con la cuerda enrollada al eje, su energa potencial se transforma en energa cintica (de rotacin) a medida que cae. Cuando la rueda alcanza su posicin ms baja, acumula una energa de rotacin tan considerable que, una vez extendido todo el hilo, sigue girando y enrollndolo de nuevo y ascendiendo de esa manera. Durante el ascenso, la rueda aminora el giro como resultado de la transformacin de la energa cintica en potencial, se detiene y acto seguido vuelve a caer girando. Este proceso contina hasta que la energa total se pierde debido a la friccin.La rueda de Maxwell funciona exactamente igual que los yo-yos de toda la vida.

CronmetroElcronmetroes unrelojcuya precisin ha sido comprobada y certificada por algn instituto o centro de control de precisin. La palabra cronmetro es unneologismode etimologagriega: Cronoses el Titan del tiempo, -metrones hoy un sufijo que significaaparato para medir.1Con normalidad se suele confundir el trmino cronmetro y crongrafo; el primero como se ha especificado es todo reloj que ha sido calificado como tal por algn organismo de observacin de la precisin de mecanismos o calibres. En la actualidad el Control Oficial Suizo de Cronmetros (COSC) es el organismo que certifica la mayor parte de los cronmetros fabricados. Durante al menos dos semanas, en diferentes posiciones y temperaturas se prueba el comportamiento y diferencias obtenidas respecto a los criterios y desviaciones mximas permitidas. Para mayor informacin de dichas desviaciones consultar la pgina oficial del COSC: www.cosc.chLos relojes certificados como cronmetros van acompaados normalmente de un atestado de cronometra y por una mencin en la esfera. Segn informa el COSC en su pgina web se certifican como cronmetros un milln de relojes al ao lo que representa slo un 3% del total de la fabricacin suiza.Un crongrafo es un reloj que, mediante algn mecanismo de complicacin, permite la medicin independiente de tiempos. Normalmente, en su versin analgica van provistos de un pulsador de puesta en marcha y paro as como otro segundo pulsador de puesta a cero.Ejemplo de cronmetro de pulsera: Rolex Oyster Perpetual Datejust. Fue el primer reloj de pulsera con indicacin de fecha en una ventanilla abierta sobre la esfera. Ejemplo de reloj con funcin de crongrafo: Omega Speedmaster Professional. Fue el crongrafo elegido por la Nasa para acompaar a los astronautas en las misionesApoloque culminaron con la llegada del hombre a la luna. Ejemplo de reloj cronmetro con funcin de crongrafo: Breitling Navitimer, primer reloj en incorporar una regla de clculo logartmica para la realizacin de clculos relativos a consumos de carburante, distancias recorridas, multiplicaciones, divisiones, reglas de tres, etc.

Regla patrn

Accesorios del soporte universal

Tubo de NicolaRelacionalavelocidadterminalyngulodeinclinacin, determinalaviscosidaddeunfluido

Fig. 1 IV. PROCEDIMIENTOTubo de Nicola1. Instale el tubo de Nicola en el soporte universal como se muestra en la figura 1. Dar la inclinacin apropiada para que la burbuja se mueva lentamente.2. Determine 6 intervalos de 10cm, a partir de un punto inicial A que no est muy cerca del extremo inferior.3. En cada medida, ubique la burbuja en el extremo inferior del tubo. Luego tome el tiempo que tarda en recorrer la burbuja los intervalos establecidos. Repita la medida del tiempo en cada caso 3 veces. Ubique sus resultados en la tabla I.

Rueda de maxwell1. Instale el sistema mostrado, utilizando los accesorios del soporte universal. Las dos varillas paralelas deben nivelarse de tal manera que no se desve a los costados. Procurar que la rueda rote sin resbalar, con tal fin darle la inclinacin apropiada.

2. Determina dos punto A y B sobre la varilla. Divdase el tramo AB en 10 intervalos de 5cm cada uno

A2

A1

A4

A3

A

A6

A5

B

3. En cada medida, soltar la rueda siempre dese el punto A. tomar la medida de los tiempos que tarda en recorrer la rueda las distancias AA1, AA2, AA3, Repita para cada caso por lo menos dos veces. Ubique sus resultados en la tabla II.

V. DATOS EXPERIMENTALES

TABLA I

TRAMOx (cm)t (s)t (s)x/t (cm/s)

123

A1104.14.44.24.22.38

A2208.48.68.78.562.34

A33012.912.513.112.832.34

A44017.717.618.017.762.25

A55022.322.422.522.42.23

A66026.826.726.926.82.23

TABLA II

TRAMOx (cm)t (s)t (s)

12

AA156.496.46.44

AA2109.409.49.4

AA31511.4411.311.37

AA42013.31313.15

AA5254.719.614.6

AA63015.9615.815.88

AA73517.3217.017.16

AA84018.4818.218.34

AA94519.6119.919.35

AA105020.6819.820.24

VI. CUESTIONARIO1. Complete la tabla I. halle la velocidad media promedio.

TRAMOx (cm)t (s)t (s)x/t (cm/s)

123

A1104.14.44.24.22.38

A2208.48.68.78.562.34

A33012.912.513.112.832.34

A44017.717.618.017.762.25

A55022.322.422.522.42.23

A66026.826.726.926.82.23

TRAMOx (cm)t (s)t (s)x/t (cm/s)

123

A1104.14.44.24.22.38

A2208.48.68.78.562.34

A33012.912.513.112.832.34

A44017.717.618.017.762.25

A55022.322.422.522.42.23

A66026.826.726.926.82.23

2. Construya una tabla adicional en la que se establezca el tiempo empleado para recorrer 10, 20, 30,40,100cm.

TRAMOX (cm)t (s)

A1104.2

A2208.56

A33012.83

A44017.76

A55022.4

A66026.8

3. De acuerdo a la tabla adicional, haga una grfica de X con T. Intrprete el grfico y caracterice el movimiento de la burbuja. Halle la velocidad de la burbuja, mediante el mtodo de ajuste de rectas. Comparando su resultado con el hallado en 1.

Ajustando por mnimos cuadrados.

Luego reemplazando los datos en:m= (n(t)() (t) ())/n(t) - ((t)) = (6.() ()())/6.() () = 2.19 m/s (velocidad de la burbuja)4. Haga la grfica de X con T con los datos de la tabla II. De acuerdo a la grfica determine y caracterice el movimiento de la rueda de maxwell.

5. De acuerdo al mtodo de ajuste de recta por lo mnimos cuadrados, determine la aceleracin de la rueda de maxwell.

Log(5) =0.69Log(6.44)=0.80

Log(10)=1Log(9.4)=0.97

Log(15)=1.17Log(11.37)=1.05

Log(20)=1.30Log(13.15)=1.11

Log(25)=1.39Log(14.6)=1.16

Log(30)=1.47Log(15.88)=1.20

Log(35)=1.54Log(17.16)=1.23

Log(40)=1.60Log(18.34)=1.26

Log(45)=1.65Log(19.35)=1.28

Log(50)=1.69Log(20.24)=1.30

Para poder determinar la aceleracin lo realizamos con esta formula:X = Xo + Vot + Siendo Xo y Vo cero, entonces la ecuacin queda asi: X = Y = (esta va a ser la ecuacin rectificada con los minimos cuadrados) entonces debemos de hallar a y n.Ahora resolviendo el cuadro de los logaritmos hallamos m y b .b = b = 0.46 Por lo tanto:Loga = 0.46A = 2.88m =m = 0.49por lo tanto m = nn = 0.49finalmente la ecuacin ajustada por los minimos cuadrados ser :Y = Y = 2.88 = a = 5.76

6. Explique la diferencia entre velocidad media e instantnea7. Velocidad media:Velocidad instantnea:

la velocidad promedio que te haces de un punto a otro, es el resultado de dividir desplazamiento dentro del tiempo.

es la rapidez exacta en la que se mueve en un

Determinado momento.

Velocidad mediaLa 'velocidad media' o velocidad promedio es la velocidad en un intervalo de tiempo dado. Se calcula dividiendo eldesplazamiento(r) entre eltiempo(t) empleado en efectuarlo:(1)Esta es la definicin de la velocidad media entendida como vector (ya que es el resultado de dividir un vector entre un escalar).Por otra parte, si se considera la distancia recorrida sobre latrayectoriaen un intervalo de tiempo dado, tenemos lavelocidad media sobre la trayectoriaorapidez media, la cual es una cantidad escalar. La expresin anterior se escribe en la forma:(2)La velocidad media sobre la trayectoria tambin se suele denominar velocidad media numrica aunque esta ltima forma de llamarla no est exenta de ambigedades.El mdulo de la velocidad media (entendida como vector), en general, es diferente al valor de la velocidad media sobre la trayectoria. Solo sern iguales si la trayectoria es rectilnea y si el mvil solo avanza (en uno u otro sentido) sin retroceder. Por ejemplo, si un objeto recorre una distancia de 10 metros en un lapso de 3 segundos, el mdulo de su velocidad media sobre la trayectoria es:

Velocidad instantnea:Lavelocidad instantnea es un vector tangente a la trayectoria, corresponde a la derivada del vector posicin (R) respecto al tiempo.Permite conocer la velocidad de un mvil que se desplaza sobre una trayectoria cuando el intervalo de tiempo es infinitamente pequeo, siendo entonces el espacio recorrido tambin muy pequeo, representando un punto de la trayectoria. La velocidad instantnea es siempre tangente a la trayectoria.

En forma vectorial, la velocidad es laderivadadel vectorposicinrespecto al tiempo:

dondees un vector (vectorde mdulo unidad) de direccin tangente a latrayectoriadel cuerpo en cuestin yes el vector posicin, ya que en el lmite los diferenciales de espacio recorrido y posicin coinciden.

8. Explique la diferencia entre la aceleracin media e instantnea

Aceleracin mediaAceleracin instantnea

Se define la aceleracin media como la relacin entre la variacin o cambio de velocidad de un mvil y el tiempo empleado en dicho cambio de velocidad, puede ser negativa cuando reduce la velocidad.

Es el lmite cuando t0 del cociente entre el vector velocidad y el incremento del tiempo

.

VII. BIBLIOGRAFA Fsica general y experimental Fsica experimental