馃敩 Actividad Pr谩ctica MRUV

Aceleraci贸n en un Plano Inclinado

9. Habilidades Cient铆ficas

La f铆sica es un m茅todo para interrogar a la naturaleza. En el estudio del movimiento, aplicamos elementos fundamentales de la investigaci贸n cient铆fica.

Variable Independiente (Causa):

Es la condici贸n que manipulamos o modificamos intencionalmente para observar qu茅 sucede. No depende de ninguna otra variable.

Variable Dependiente (Efecto):

Es la condici贸n que cambia en respuesta a la variable independiente; es lo que medimos. Ejemplos: aceleraci贸n, velocidad, posici贸n.

Variables Controladas:

Son aquellas que mantenemos constantes para asegurar resultados justos. Ejemplo: la masa del objeto m贸vil en un M.R.U.

9.1 Aceleraci贸n en Plano Inclinado

Imagina que realizas un experimento donde estudias el Movimiento Rectil铆neo Uniformemente Acelerado (MRUV) utilizando un carrito, una rampa inclinada y un cron贸metro. Los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla:

Medici贸n Distancia recorrida (m) Tiempo (s) Velocidad inicial (m/s) Velocidad final (m/s) Aceleraci贸n (m/s虏)
111.501.330.89
222.002.001.00
332.502.400.96
443.002.670.89
Preguntas de an谩lisis:
  • 驴Qu茅 variables se consideran en el experimento?
  • 驴C贸mo se relacionan la aceleraci贸n, el tiempo y el cambio en la velocidad del carrito?
  • 驴Qu茅 tendencia observas en los resultados? 驴Qu茅 conclusiones puedes inferir sobre la relaci贸n entre la aceleraci贸n y el MRUV?
  • Si las condiciones del experimento cambian (por ejemplo, inclinaci贸n de la rampa), 驴qu茅 efectos esperar铆as en los resultados?

9.2 Actividad Experimental: Aceleraci贸n en un Plano Inclinado

Objetivo:

Describir el movimiento de un cuerpo en distintos planos inclinados, determinando experimentalmente la aceleraci贸n de los sistemas mediante mediciones de magnitudes f铆sicas como la distancia y el tiempo.

Antes del Experimento:

En este laboratorio estudiaremos c贸mo la inclinaci贸n de una superficie afecta el movimiento de un objeto que se desliza por ella, midiendo el tiempo que tarda en recorrer una distancia constante, y estimando su aceleraci贸n. Para lograrlo, debemos identificar qu茅 factores modificaremos nosotros y cu谩les ser谩n el resultado de esa modificaci贸n.

A) 驴Qu茅 variables intervienen en este experimento? (Identifique variable dependiente, independiente y controlada).
B) 驴Qu茅 pregunta de investigaci贸n se busca responder en este experimento? Elabore una pregunta que relacione las variables presentes.
Instrucciones:
  1. Monte un sistema en un plano inclinado, registrando el 谩ngulo de inclinaci贸n seleccionado.
  2. Con un metro marque las que ser谩n la posici贸n inicial y final del movimiento. Esta distancia ser谩 constante para cada experimento.
  3. Registre la distancia total (en metros) antes de llenar las tablas.
  4. Posicione la punta del m贸vil en la "posici贸n inicial" y registre, midiendo con un cron贸metro, el tiempo que tarda en llegar a la "posici贸n final".
  5. Para cada experiencia, determine el estimado de la aceleraci贸n utilizando la ecuaci贸n que se detalla a continuaci贸n.
  6. Calcule los valores medios (promedios) de la aceleraci贸n y el tiempo para ese 谩ngulo.
  7. Repita el experimento con otras 3 inclinaciones distintas (que no excedan los 50掳) registrando sus mediciones en su respectiva tabla.

9.3 C谩lculo de la Aceleraci贸n Experimental

Para determinar la aceleraci贸n en este experimento, utilizaremos la ecuaci贸n de posici贸n del Movimiento Rectil铆neo Uniformemente Variado (MRUV):

$$x_f = x_i + v_i \cdot t + \frac{1}{2} \cdot a \cdot t^2$$

Dado que en nuestro experimento soltamos el m贸vil desde el reposo, la velocidad inicial es cero \(v_i = 0\). Despejando la aceleraci贸n \(a\), obtenemos la f贸rmula que debes usar para completar la columna de aceleraci贸n en tus tablas:

$$a = \frac{2 \cdot d}{t^2}$$
Distancia a recorrer (d):

_____ [m] (Constante para todos los intentos)

Tabla 1 - 脕ngulo de inclinaci贸n: _____ 掳

N潞 Exp. Tiempo [s] Acel. [m/s虏]
1__________
2__________
3__________
4__________
5__________
6__________
7__________
8__________
9__________
10__________
Promedio__________

Tabla 2 - 脕ngulo de inclinaci贸n: _____ 掳

N潞 Exp. Tiempo [s] Acel. [m/s虏]
1__________
2__________
3__________
4__________
5__________
6__________
7__________
8__________
9__________
10__________
Promedio__________

Tabla 2 - 脕ngulo de inclinaci贸n: _____ 掳

N潞 Exp. Tiempo [s] Acel. [m/s虏]
1__________
2__________
3__________
4__________
5__________
6__________
7__________
8__________
9__________
10__________
Promedio__________

Tabla 3 - 脕ngulo de inclinaci贸n: _____ 掳

N潞 Exp. Tiempo [s] Acel. [m/s虏]
1__________
2__________
3__________
4__________
5__________
6__________
7__________
8__________
9__________
10__________
Promedio__________

*Para todas sus mediciones y c谩lculos utilice dos decimales.

9.4 An谩lisis y Discusi贸n de Resultados

1. Interpretaci贸n de Datos

Utilizando los datos obtenidos en sus tablas (Valores Medios), construya en su cuaderno (o papel milimetrado) un gr谩fico de dispersi贸n donde el eje X sea el 脕ngulo de Inclinaci贸n y el eje Y sea la Aceleraci贸n Obtenida.

2. Observando el gr谩fico construido y sus tablas:

驴Existe una relaci贸n proporcional entre el 谩ngulo de inclinaci贸n y la aceleraci贸n?

Espacio para respuesta
3.

驴Cu谩nto deber铆a valer la aceleraci贸n si el 谩ngulo fuera de 0掳 (horizontal)? Explique.

Espacio para respuesta
4.

驴Cu谩nto deber铆a valer la aceleraci贸n si el 谩ngulo fuera de 90掳 (ca铆da vertical)?

Espacio para respuesta
5.

En un escenario ideal sin roce, la aceleraci贸n probablemente ser铆a mayor que sus valores experimentales. 驴Qu茅 factores f铆sicos (no errores de c谩lculo) causaron que el m贸vil fuera m谩s lento de lo esperado?

Espacio para respuesta
6.

Al medir el tiempo con un cron贸metro manual, existe el "tiempo de reacci贸n" humano. 驴C贸mo cree que esto, al iniciar o detener el cron贸metro, afect贸 al c谩lculo final de la aceleraci贸n?

Espacio para respuesta
7.

Si repiti茅ramos el mismo experimento, con los mismos 谩ngulos, pero utilizando un m贸vil con el doble de masa. 驴Esperar铆a que los tiempos de bajada fueran mayores, menores o iguales? Justifique su respuesta bas谩ndose en lo que sabe de la ca铆da libre.

Espacio para respuesta