reporte sobre impulso física

Mecnica Experimental Fecha: 04-12-2012 Universidad de las Amricas Puebla Reporte

Impulso

Estefana Magni Bezold, Rafael Espinoza Castaeda, Benito Alejandro Rivera Lpez 143617, 144089, 141407 Mecnica Experimental

email: {[email protected], [email protected], }

Resumen: Se deja caer un pndulo fsico que golpea un carrito equipado con un sensor de fuerza el carrito pasar a travs de un photogate que nos dar la velocidad del carrito, despus del impulso, en cm/s con estos datos se hace el anlisis terico de la fuerza y despus se comprar con datos que se obtendrn directamente del sensor de fuerza. Palabras clave: impulso, fuerza, rea bajo la curva, sensor.

1. Objetivo El objetivo de este experimento es comprobar si el valor terico calculado es igual al valor experimental para calcular la fuerza en un intervalo de tiempo (impulso). 2. Fundamento terico El impulso es la cantidad de fuerza que se le aplica a un cuerpo en un intervalo de tiempo:

! = ! ! Esta ecuacin es cierta siempre y cuando la fuerza que se aplica sea constante, en caso de no serlo se tiene que el impulso es equivalente a la integral de la fuerza con respecto al intervalo de tiempo.

! !"! !

! !

Si lo vemos de forma grfica estamos hablando del rea que se encuentra bajo la curva formada por la fuerza en t. Conocemos que:

! = !" !

! !!!

! = ! !!

La cantidad de movimiento que tiene un cuerpo es denominado momento lineal y est definido por:

! = !! ! De esto podemos observar la relacin que existe entre ambas propiedades pues:

! ! ! ! !! !

!

! !!! !! !

!

! !!! !

De lo cual obtenemos:

! ! = !! Por lo que el impulso tambin lo podemos ver como el cambio de movimiento del cuerpo. 3. Procedimiento experimental Se coloca un sensor de fuerza sobre un carrito que ir, a su vez, sobre un riel; tambin se tiene un pndulo fsico con el cual se golpear el sensor. Se ubica un photogate para medir la velocidad con la que sale disparado el carrito una vez que es golpeado por el pndulo.

Nombre de los autores

2

Para comenzar se coloca el carrito con el sensor en un extremo del riel, se instala el photogate en el extremo contrario del carrito (es decir, el que no est en la orilla del riel). Posteriormente se toma el pndulo y se alza hasta la altura deseada, luego se deja caer de tal forma que golpee el sensor en el carrito y haciendo que ste ltimo avance. Con el photogate se obtiene la velocidad con la que el carrito sale disparado y con el sensor se obtiene una grfica con el programa DataStudio. 3.1. Equipos, instrumentos y materiales Para este experimento son necesarios:

Pndulo fsico Tubos y nueces para montar un soporte para

el pndulo. Riel Carrito Sensor de fuerza Photogate Interfaz Computadora DataStudio

4. Datos experimentales Tabla 1 Masa del carrito y velocidades obtenidas con el Photogate

!"#"$$$$$$$$%&($

)*+,-./"/$%-01#($

0.817 23.1 0.817 20.9 0.817 24.5 0.817 14.7 0.817 30.4 0.817 30.4 0.817 29.4 0.817 21.4 0.817 21.6 0.817 27 0.817 22.5 0.817 14.7 0.817 33.3 0.817 15.5 0.817 18.2

Velocidad (m/s)

0.231 0.209 0.245 0.147 0.304 0.304 0.294 0.214 0.216 0.27

0.225 0.147 0.333 0.155 0.182

Tabla 2 Conversin de la velocidad de cm/s a m/s

5. Anlisis de datos y/o modelos fsicos Tabla 3 Momento lineal del carrito despus del impacto

!,0*23,$+.2*"+$

0.188727 0.170753 0.200165 0.120099 0.248368 0.248368 0.240198 0.174838 0.176472 0.22059

0.183825 0.120099 0.272061 0.126635 0.148694

IE Comunicaciones Numero 2, Julio-Diciembre 2005, pp 1-12 Revista Iberoamericana de Informtica Educativa Artculos

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Grfica 1 Segunda corrida obtenida con Datastudio

Grfica 2 Corrida 3 con Datastudio

Grfica 3 Corida 4 obtenida con DataStudio

Grfica 4 Corrida 5 obtenida con DataStudio

Grfica 5 Corrida 5 obtenida con dataStudio


Nombre de los autores

4

Grfica 7 Corrida 7 obtenida con dataStudio



De las grficas anteriores se obtienen los siguientes datos:

4,55./" $ 6"3,#$,73*2./,#$

8,5$69$

1 0.19 2 0.19 3 0.22 4 0.1 5 0.26 6 0.26 7 0.26 8 - 9 0.24 10 - 11 - 12 - 13 - 14 - 15 -

Si comparamos los datos: Tabla 4 Comparacin de datos

!,0*23,$+.2*"+$

6"3,#$,73*2./,#$

8,5$69$

6.:*5*2-." $

0.188727 0.19 0.001273 0.170753 0.19 0.019247 0.200165 0.22 0.019835 0.120099 0.1 -0.020099 0.248368 0.26 0.011632 0.248368 0.26 0.011632 0.240198 0.26 0.019802 0.174838 - 0.176472 0.24 0.063528 0.22059 -

0.183825 - 0.120099 - 0.272061 - 0.126635 - 0.148694 -

IE Comunicaciones Numero 2, Julio-Diciembre 2005, pp 1-12 Revista Iberoamericana de Informtica Educativa Artculos

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6. Observaciones Para los datos que se obtuvieron de DataStudio solamente se tomaron aquellas grficas que no presentaban serias perturbaciones en la curva de fuerzas para hacer las comparaciones. El impulso calculado vario en todos los casos debido a que no se pudo tomar perfectamente bien el rea bajo la curva con el programa DataStudio dadas las deformaciones que sufra la grfica; sin embargo no vara demasiado del dato calculado con el momento lineal. Se tom el momento lineal final como el p ya que la velocidad inicial era 0 m/s. 7. Conclusiones En conclusin podemos observar que la variacin entre el valor calculado con la frmula:

! ! !" Y lo calculado con la frmula:

! ! ! ! es en promedio 0.015N. Y dado el error que tuvimos al calcular el rea bajo la curva podramos despreciar la diferencia y notar que son equivalentes entre ellas. 8. Bibliografa

1. Bauer, W. (2011). Fsica para ingeniera y ciencias. (1 ed., Vol. 1). China: McGraw Hill

2. Giancoli, D. C. (2008). Fsica para ciencias e ingeniera . (4 ed., Vol. 1). Mexico : Pearson Hill

3. Tippens, P. E. (2011). Fsica : conceptos y aplicaciones. Mexico: Mc-Graw Hill.

Evaluacin: Aspecto Observaciones Calif

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Total

Elabor: Prof. Javier Piataro Plata. Laboratorio de Fsica.

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