Laboratorio 8 Fuerza en el Choque Objetivos: Dr. Willy H. Gerber Instituto de Fisica Universidad...

Laboratorio 8Fuerza en el Choque

Objetivos:

Dr. Willy H. GerberInstituto de Fisica

Universidad AustralValdivia, Chile

Estudiar la fuerza en el choque y sus consecuencias sobre el movimiento del caro.

www.gphysics.net – UACH-Bachillerato-Lab-8-Version 11.08

Repaso


Repaso

Conceptos y Ecuaciones que debemos dominarpara poder aprovechar el laboratorio

Repaso


Cinemática: poder comprender el comportamiento de un cuerpo

Velocidad negativa

Velocidad positiva, alta

Velocidad positiva, baja

Detenido

Aceleración negativa

Aceleración positiva, alta

Aceleración positiva, bajaSer capaz de graficarposición, velocidad yaceleración desde alguna de ellas.

Repaso


Caso aceleración constante

Posición en el tiempo t [m]Posición inicial (posición en el tiempo t=0) [m]Aceleración [m/s2]Tiempo transcurrido [s]Velocidad en el tiempo t [m/s]Velocidad inicial velocidad en el tiempo t=0) [m/s]

Cinemática: poder describir (calcular) el comportamiento de un cuerpo

Poder calcular la posición y velocidad para cualquier tiempo.Nota: el punto inicial y el signo de la aceleración lo define el usuario según su conveniencia

Repaso


Uso:Ejemplo:

Sistema de coordenadas:- medimos x desde el suelo hacia arriba- colocamos en “cero” de nuestra huincha en el origen

Situación inicial:- disparamos el objeto hacia arriba- la velocidad con que despega es de

Evolución:- la aceleración es la aceleración gravitacional- como la dirección es opuesta a nuestro sistema de coordenadas la aceleración debe ser negativa

Repaso


Impulso (cantidad de movimiento)

Que genera el movimiento?

Impulso [kg m/s]Masa [kg]Velocidad [m/s]

Fuerza (2 Ley de Newton, forma general)

Fuerza [N (Newton)=kg m/s2]Variación del Impulso [kg m/s]Variación del Tiempo [s]

Fuerza negativa

Fuerza positiva, alta

Fuerza positiva, baja

Fuerza cero

Repaso


Leyes de Newton

1. Inercia

2. Aceleración (ley general, caso masa cte)

3. Acción y reacción

La fuerza es un vector y siempre se puededescomponer en componentes ortogonales

Repaso


“Mapa de ángulos”

1. Ángulos complementarios2. Ángulos en líneas paralelas

Repaso


Trabajo/Energía

Trabajo/Energía [J (Joule)=Nm=kg m2/s2]Fuerza [N]Camino [m]

Capacidad de realizar el movimiento

Energía cinética

Energía cinética [J]Masa [kg]Velocidad [m/s]

Energía potencial (gravitacional)

Energía potencial [J]Masa [kg]Aceleración gravitacional [m/s2]Altura [m]

Energía total

Energía total [J]Energía cinética [J]Energía potencial [J]

Comerciales


Comerciales

¿Porque la deformación es la clave para sobrevivir un accidente?

tiempo de frenado

18 g

Misión


Estudiar el impacto con un resorte contra un obstáculo:

- ¿Que fuerza se mide en el tiempo?- ¿Con que velocidad vuelve a rebotar?- ¿Que tan lejos llego con el rebote?

- ¿Tras cuanto tiempo volvió a impactar (rebote)?

Misión

Para el carro que acelera por el plano inclinado

Guía


1. Establezca las ecuaciones que describen el movimiento del carro bajando el riel

Ayuda:

- determine la fuerza de tracción (analítico)- determine la fuerza normal (analítico)- determine la fuerza de roce (analítico)- determine la fuerza total (analítico)- determine la aceleración del carro (analítico)- determine la ecuación de velocidad para el caso que el carro inicia su recorrido desde el reposo (analítico)- determine la ecuación de posición para un origen en la posición inicial del carro (analítico)- realice la medición y determine el tiempo hasta el impacto (medición)- estime el largo del recorrido (medición)- estime el coeficiente de roce (calculo)- estime la velocidad de impacto (calculo)

Guía


2. Estimar con la curva fuerza vs tiempo la velocidad con que rebota

Ayuda:

- mida la fuerza de impacto en función del tiempo (medición)- estime el área bajo la curva el impulso que recibe el carro (calculo)- estime con el sistema el impulso que recibe el carro (lectura)- estime el impulso con que impacta (calculo)- estime el impulso con que rebota (calculo)- estime la velocidad con que rebota (calculo)

Guía


3. Predecir el tiempo en que volverá a impactar

Ayuda:

- determine la ecuación de la velocidad para el movimiento ascendente del carro (analítico)- estime el tiempo en que el carro alcanza la mayor altura (calculo)- determine la ecuación de la posición para el movimiento ascendente del carro (analítico)- estime la altura que llega el carro (calculo)- verifique que el valor observado corresponde (medición)- determine la ecuación de la velocidad para el movimiento descendente del carro (analítico)- estime el tiempo en que el carro alcanza nuevamente el medidor de fuerza (calculo)- compare el tiempo calculado con el tiempo medido (medición)

Configuración


Configuración

Configuración


Imán de retención

Unidad CASSY

Medidor de fuerza

Configuración


Configuración


Determinar la masa

CASSY Lab


CASSY Lab

Ejecutar Programa

Representación del sistema CASSY

Ejecutar CASSY Lab. De estar enchufada la unidad de medición esta es reconocida por el sistema:


CASSY Lab


CASSY Lab


CASSY Lab


Elegir escala

CASSY Lab


Setear en cero

CASSY Lab


Ajustar el tiempo de medición a 10 ms

Ajustar el tiempo de duración (12-16 s)

CASSY Lab


Setear imán

CASSY Lab


Definir modo de medir

CASSY Lab


Realizar medición – lectura de tiempo

CASSY Lab


Nota: dos formas de integrar

CASSY Lab


Área igual al impulso total en Ns (calculo del área + lectura)

CASSY Lab


Tiempo entre dos rebotes

CASSY Lab


Realizar medición – lectura de tiempo + posición máxima

CASSY Lab


Nota: oscilaciones en la curva por efecto de no estar alineados medidor de fuerza con el resorte.

Date post:	12-Jan-2015
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