M.R.U.A. DE UNA CANICA QUE BAJA RODANDO POR UN PLANO INCLINADO

 LABORATORIO

Figura 1: Montaje del experimento

Instrucciones para realizar el laboratorio:

• Marca la posición inicial (S₀) y las restantes sobre la canaleta de aluminio. Una distancia adecuada entre ellas es 0.50 m. Así, se realizarán marcas en las siguientes posiciones: 0, 0.50, 1.00, 1.50, … 3.00 m.
• Realiza el montaje que se muestra en la figura 1. La inclinación de la rampa debe ser pequeña, aunque suficiente para que la canica tenga un M.R.U.A. apreciable. Para un recorrido de 3 m, el tiempo debe ser de unos 4 o 5 segundos.
• Para simplificar la observación vamos a hacer que la posición inicial y la velocidad inicial sean nulas, es decir, la canica partirá siempre desde el reposo y desde la misma posición inicial.
• Coloca un tope que retenga la canica en la posición inicial y otro tope en la posición final (figura 2), que en la primera experiencia será 0.50 m. En las siguientes experiencias se colocará en 1.00, 1.50 m, etc.
• Aun cuando el cronómetro utilizado nos permita medir, en teoría, las centésimas de segundo, vamos a considerar que el error introducido, al ponerlo en marcha y detenerlo, no nos permite precisar más allá de las décimas de segundo.

Figura 2: Coloque dos topes, uno en la posición inicial (s = 0) y otro en la posición final.  Mida el tiempo que transcurre desde que se retira el primer tope hasta que la canica choca contra el segundo.

  Repite cada recorrido tres veces y toma como valor del tiempo la media de las tres medidas realizadas, t.    Anota tus resultados en una tabla como la que se muestra en la figura 3.

Figura 3: Modelo de la tabla para recoger los valores medios para el tiempo.

Análisis de los resultados obtenidos 

•   Usa la ecuación de la posición frente al tiempo en el M.R.U.A. para calcular la aceleración en cada tramo.   Presenta los resultados en forma de tabla (como la que se muestra en la figura 4) y haz tus comentarios: ¿deberían ser constantes?, ¿lo son en realidad?, ¿por qué?

Figura 4: Modelo de tabla para calcular la aceleración media en cada intervalo.

•  Aplica la definición de velocidad media y calcula su valor en los siguientes intervalos referidos a la posición: (0, 0.50), (0, 1.00), (0, 1.50), (0, 2.00), (0, 2.50), (0, 3.00) m. ¿Cómo varía la velocidad media a medida que transcurre el tiempo? ¿Cómo se justifica esa variación? Expresa tus resultados en una tabla como la de la figura 5.

Figura 5: Ejemplo de la tabla para presentar los resultados de la velocidad media.

• Utiliza una hoja de cálculo para representar gráficamente la posición (eje y) frente al tiempo (eje x) (gráfica x - y). ¿Qué tipo de gráfica se obtiene? Compárala con la gráfica posición-tiempo del M.R.U.A.
• Agrega una línea de tendencia polinómica de orden 2 y muestra la ecuación en el gráfico (figura 6).

Figura 6: Gráfica de la posición frente al tiempo, ajuste mediante una parábola.

•  Como en el movimiento que estamos estudiando la posición inicial es nula y la velocidad inicial también lo es, la ecuación que relaciona la posición con el tiempo debe ser 𝑠 = ½ · 𝑎 · 𝑡², que en el ejemplo anterior se corresponde con 𝑠 = 0.47𝑡² + ⋯. Comparando ambas ecuaciones podemos deducir que la aceleración sería:

½ · a = 0.47 → a = 0.94 m/s².

•  Analiza la ecuación que has obtenido en tu experiencia y determina el valor de la aceleración. De acuerdo con lo anterior, ¿qué valores deberían presentar, en la ecuación que has obtenido, el coeficiente que multiplica a x y el término independiente?
•  Una vez conocida la aceleración, puedes calcular la velocidad en un instante dado. ¿Cuál es la velocidad de la canica en el momento en que pasa por la posición de 3 metros?

Informe

  Redacta un informe en el que se recoja detalladamente el trabajo que has llevado a cabo en el laboratorio: objetivos del trabajo, materiales utilizados, medidas que se han realizado, posibles errores cometidos en tales medidas, tablas con los valores obtenidos, representaciones gráficas, conclusiones, etc.

Envía el trabajo finalizado a la dirección de correo jfbalmaceda@gmail.com