fisica pract virtuales unad

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FISICA GENERAL

GUIA ALTERNATIVA PRACTICAS DE FISICA GENERAL

GUIA DE ACTIVIDAD NO. 1

UNIDAD 1

LUIS ALBERTO SANCHEZ CORREA

CC 16.786.134 de Cali

FISICA GENERAL

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

WINNIPEG, MB, CA,

SEPTIEMBRE -

2013

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FISICA GENERAL

JUSTIFICACION

El presente documento tiene como objetivo presentar el respectivo desarrollo de las

actividades requeridas en esta actividad la cual pretenda realizar las practicas del laboratorio

virtual de la catedra fsica general usando los laboratorios de aplicaciones java virtuales.

En el presenta trabajo se desarrollan los ejercicios virtuales con los temas

Movimiento Rectilneo Uniforme y Movimiento rectilneo Uniforme Acelerado, las practicas

pretenden mejorar el conocimiento de estos modelos bsicos de comprensin de las leyes de

fsica bsica.

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FISICA GENERAL

CONTENIDO DE LA PRACTICA VIRTUAL

DESCRIPCION DE ACTIVIDADES

1) Definicin de conceptos bsicos

a) Movimiento rectilneo uniforme (MRU). Es una trayectoria recta, su velocidad

es constante y su aceleracin es nula. Un movimiento es rectilneo cuando el mvil

describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en

el tiempo, dado que su aceleracin es nula.

Movimiento que se realiza sobre una lnea recta.

Velocidad constante; implica magnitud y direccin constantes.

La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.

La distancia recorrida se calcula multiplicando la magnitud de la velocidad o rapidez

por el tiempo transcurrido. Esta relacin tambin es aplicable si la trayectoria no es

rectilnea, con tal que la rapidez o mdulo de la velocidad sea constante.

Por lo tanto el movimiento puede considerarse en dos sentidos; una velocidad

negativa representa un movimiento en direccin contraria al sentido que

convencionalmente hayamos adoptado como positivo.

De acuerdo con la Primera Ley de Newton, toda partcula permanece en reposo o

en movimiento rectilneo uniforme cuando no hay una fuerza externa que acte

sobre el cuerpo, dado que las fuerzas actuales estn en equilibrio, por lo cual su

estado es de reposo o de movimiento rectilneo uniforme.

Esta es una situacin ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el

movimiento de las partculas, por lo que en el movimiento rectilneo uniforme

(M.R.U) es difcil encontrar la fuerza amplificada. El Movimiento Rectilneo Uniforme

es una trayectoria recta, su velocidad es constante y su aceleracin es nula.

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FISICA GENERAL

b) Movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA), tambin conocido

como movimiento rectilneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un

mvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleracin

constante.

Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de cada libre vertical, en el cual la

aceleracin interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la

gravedad. Tambin puede definirse el movimiento como el que realiza una partcula

que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante. El movimiento

rectilneo uniformemente acelerado (MRUA) es un caso particular del movimiento

uniformemente acelerado (MUA).

En mecnica clsica el movimiento rectilneo uniformemente acelerado (MRUA)

presenta tres caractersticas fundamentales:

La aceleracin y la fuerza resultante sobre la partcula son constantes.

La velocidad vara linealmente respecto del tiempo.

La posicin vara segn una relacin cuadrtica respecto del tiempo.

El MRUA, como su propio nombre indica, tiene una aceleracin constante, cuyas

relaciones dinmicas y cinemticas, respectivamente, son:

La velocidad v para un instante t dado es:

Siendo v_0\, la velocidad inicial.

Finalmente la posicin x en funcin del tiempo se expresa por:

Donde x_0\, es la posicin inicial.

Adems de las relaciones bsicas anteriores, existe una ecuacin que relaciona

entre s el desplazamiento y la rapidez del mvil. sta se obtiene despejando el

tiempo de (2a) y sustituyendo el resultado en (3):

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FISICA GENERAL

Evolucin respecto del tiempo de la posicin, de la velocidad y de la aceleracin de un

cuerpo sometido a un movimiento rectilneo uniformemente acelerado, en un sistema de

coordenadas cartesianas, segn la mecnica clsica.

2. Ejercicio de simulacin.

Grafico muestra el ejercicio con los parmetros suministrados

2.a) Establecimiento de las ecuaciones

Distancia = X=V.t=> X= 30 m/s *200 seg = 6000 m

Velocidad = V= Vo=VF=30 m/s

Aceleracin = A= 0

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FISICA GENERAL

La grafica muestra que en 200 segundos el vehculo se desplazo 6000 metros a una

velocidad uniforme constante de 30 m/s y con una aceleracin de 0.

2.b) Los resultados simulados y calculados se mantienen comprobndose que las

ecuaciones planteadas representan esta ley fsica. Tal se puede observar en la

grfica de simulacin el resultado es claro.

3) Realiza nuevamente el ejercicio con los siguientes parmetros

Xo= 0 m , Vo= 50 m/s , MRU>0

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FISICA GENERAL

3.a) Ecuaciones resultantes

Establecimiento de las ecuaciones


Velocidad = V= Vo=VF=50 m/s Aceleracin = A= 0

La grafica muestra que en 200 segundos el vehculo se desplaz 10000 metros a

una velocidad uniforme constante de 50 m/s y con una aceleracin de 0.




4) Cambia el valor de Velocidad inicial a menor de 30 m/s.

X0= 0 m, Vo= 20 m/s, MRU>0

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FISICA GENERAL

4.a) Ecuaciones resultantes

Establecimiento de las ecuaciones


Velocidad = V= Vo=VF=20 m/s

Aceleracin = A= 0

La grafica muestra que en 200 segundos el vehculo se desplaz 4000 metros a una

velocidad uniforme constante de 20 m/s y con una aceleracin de 0.




5) Conclusiones del Experimento

6)

5.a) Ecuacin matemtica del espacio recorrido por el automvil

X= V * T

donde X= Espacio, V=Velocidad constante en Metros/ segundo.

Y t= tiempo expresado en segundos

5.b)Ante un cambio de velocidad inicial del automvil segn el experimento que se

puede concluir respecto a la distancia recorrida y el tiempo.

R/Que la distancia recorrida es determinada por la multiplicacin de la velocidad

constante por el tiempo.

5c) Que relacin tiene la velocidad y aceleracin en los tres casos del experimento.

R/ Que la aceleracin es nula en los tres casos.

Que la velocidad multiplicada por el tiempo determina la distancia recorrida.

Que la velocidad inicial es igual a la velocidad final.

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FISICA GENERAL

PARTE 2: MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME ACELERADO.

1) Configure los siguientes parmetros Xo+ 0 m, Vo=50 ms, MRUA > 0.

1a) Ecuaciones del Movimiento del automvil

Espacio = X = Vo.t + a.t ^2 = 20000 m - Velocidad final = Vf= 150 m/s -

Velocidad inicial = Vo= 50 m/s - aceleracin = a= 0.5 m/seg^2 - tiempo

= t = 200 seg

2) Los resultados simulados y calculados se mantienen comprobndose que las

ecuaciones planteadas representan esta ley fsica. Para efectuar clculos que

permitan resolver problemas se us las siguientes frmulas:

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FISICA GENERAL

2) Cambie le valor de velocidad mayor a 50 m/s

X0=0 , V0 = 70, MRUA a>0

2a) Resultados

Recorrido = X = 24000 m

Velocidad final = Vf= 170 m/seg

Aceleracin = a = 0.5 m / seg ^2

Tiempo = t = 200 seg.

2b).Los resultados simulados y calculados se mantienen comprobndose que las

ecuaciones planteadas representan esta ley fsica. Las ecuaciones inicialmente

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FISICA GENERAL

suministradas encuentran el mismo resultado.

3. Cambie el valor de la velocidad inicial a un nuevo valor deseado menor que

50 m/s.

Xo= 0 m, V0= 30 m/s MRUA a>0.

3a) resultados

Recorrido = X = 16000

Velocidad final = VF = 130 m/s

Aceleracion = a = 0.5 m/s

tiempo = t = 200 seg.

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FISICA GENERAL




4) Respecto al experimento anterior conclusiones.

4.a) Tipo funcin matemtica del espacio recorrido por el automvil

R/ Funcin cuadrtica de orden 2.

4.b) Que tipo de funcin matemtica representa la velocidad mantenida por el

automvil.

R/ Funcin tipo linear cuya pendiente es la aceleracin.

4c) Ante un cambio de velocidad inicial del automvil que se puede concluir

respecto a la distancia recorrida y el tiempo.

R/ Ante cambio en la en la velocidad inicial se presentan cambios en la velocidad

final y por consiguiente en la distancia final recorrida, directamente proporcionales,

si aumenta la velocidad inicial aumenta la distancia recorrida y si disminuye la

velocidad inicial disminuye la distancia final recorrida.

4d) Que relacin tiene la velocidad y aceleracin en los tres casos del experimento.

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FISICA GENERAL

Vo (vel Inicial) m/seg 30 50 70 Creciente

Tiempo (t) seg 200 200 200 Constante

Vf (Vel. Final) = m/seg 130 150 170 Creciente

Aceleracion 0.5 0.5 0.5 Constante

X = Distancia metros 16000 20000 24000 Creciente

Se puede observar en la tabla que a cambios crecientes en la velocidad inicial la

distancia final recorrida es mayor al igual que la velocidad final en el momento t.

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FISICA GENERAL

CONCLUSIONES

Se observ que el Movimiento Rectilneo Uniforme tanto en el modo virtual

como en las ecuaciones planteadas consigue los mismos resultados.

El movimiento rectilneo Uniforme como se explica carece de la presencia de

la aceleracin que una variable clave para explicar muchos fenmenos

fsicos. Sin embargo como practica acadmica presenta resultados muy

claros.

El movimiento rectilneo Uniforme Acelerado presenta excelentes

interpretaciones del mundo real tanto as que es utilizado en sistemas de

control de velocidad para rampas ascendentes y descendentes donde se

requiere hacer esfuerzos tanto en aceleracin y lo opuesto desaceleracin si

es el caso especfico.

El software recomendado en la pagina web que permiti hacer

http://www.xtec.cat/~ocasella/applets/movrect/appletsol2.htm es sin duda una

excelente herramienta desde el punto de vista acadmico que permite

visualizar resultados y concentrarse en las respectivas simulaciones y

comprensin de estas leyes fsicas.

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FISICA GENERAL

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.xtec.cat/~ocasella/applets/movrect/appletsol2.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniformemente_acelerado

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniforme

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_rectilineo_acelerado.html

Material Didctico Unad Fsica General, Diego Alejandro torres Galindo, Bogot,

Noviembre 2012.

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GUIA ALTERNATIVA PRACTICAS DE FISICA GENERAL

GUIA DE PRACTICA ALTERNATIVA NO. 2

UNIDAD 1


CC 16.786.134 de Cali

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WINNIPEG, MB, CA,

OCTUBRE - 2013

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EXPERIENCIA INTRODUCTORIA

El presente documento tiene como objetivo presentar el respectivo desarrollo

de las actividades requeridas en esta actividad la cual pretenda realizar las

practicas del laboratorio virtual de la catedra fsica general usando los laboratorios

de aplicaciones java virtuales.

En el presenta trabajo se desarrollan los ejercicios virtuales con los temas

trayectoria balstica, adicionalmente incluye cinemtica y movimiento parablico en

dos direcciones y, las practicas pretenden mejorar el conocimiento de estos

modelos bsicos de comprensin de las leyes de fsica bsica.

Respecto a la aplicacin simulada me pareci muy fcil de manejar, la

considero mucho mejor que otras aplicaciones que haba visto antes. Sin embargo,

creo que le falta opciones de envi de informacin y generacin de reportes.

Ahora se presentan los respectivos resultados dados al cambiar cada uno de los

factores del ejercicio experimental.

4.1) Efecto forma del cuerpo

Parametros del experimento. Angulo = 80, Vo (m/s) = 20,

Forma cuerpo Distancia Altura Max Tiempo (s) Masa (kg) Diametro (m)

Pelota Golf 14.2 19.84 4.1 0.05 0.04

Humano Adulto 14.2 19.84 4.1 70 0.5

Piano 13.89 19.82 4 400 2

Automovil 13.89 19.79 4 1000 2.5

Conclusin: En el experimento simulado sin importar la forma del cuerpo es decir masa

o dimetro siempre los cuerpos llegaran a la misma altura mxima y se desplazaran la

misma distancia. La grafica es prueba de este fenmeno fsico.

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FISICA GENERAL

4.2) Efecto Masa del cuerpo

Parametros del experimento. Humano adulto

Angulo = 80, Vo (m/s) = 20, Diametro= 0.5

Masa (kg) Distancia Altura Max Tiempo (s)

50 14.2 19.8 4

60 14.2 19.8 4

70 13.89 19.8 4

80 13.89 19.79 4

Conclusin: En el experimento simulado sin importar la masa del humano adulto, el

cuerpo al ser lanzado siempre llegara a la misma altura mxima y se desplazaran la

misma distancia. La grafica es prueba de este fenmeno fsico.

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FISICA GENERAL

4.3) Efecto tamao del cuerpo

Parametros del experimento. Humano adulto

Angulo = 80, Vo (m/s) = 20, Diametro= 0.5 Masa 80

Diametro (m) Distancia Altura Max Tiempo (s)

0.4 14.2 19.8 4.1

0.5 14.2 19.8 4.1

0.6 14.2 19.8 4.1

0.7 13.89 19.79 4.1

Conclusin: En el experimento simulado sin importar el dimetro del humano adulto,

el cuerpo al ser lanzado siempre llegara a la misma altura mxima y se desplazaran

la misma distancia. La grafica es prueba de este fenmeno fsico.

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FISICA GENERAL

4.4) Variacion de la rapidez a lo largo del movimiento

Bola de bolos, Masa = 7.3 kg, Diametro = 0,25 m

Angulo Vo (m/s) Altura Max Distancia Tiempo (s)

30 15 2.7 21.8 1.7

80 18 15.86 11.5 3.7

Conclusin: En el experimento simulado la pelota de bolos a menor ngulo se

desplaz mayor distancia pero obtuvo una menor altura mxima. Tambin se prueba

que a medida que se llega a la altura mxima la velocidad disminuye y a medida

que pasa por el punto de altura mxima y continua su recorrida la velocidad

aumenta. La grafica es prueba de este fenmeno fsico.

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FISICA GENERAL

4.5) Efecto del cambio de la velocidad inicial del cuerpo

Parametros del experimento. Calabaza

Angulo = 70, Diametro= 0.37 Masa 5 kg

Vo (m/s) Distance Altura Max Tiempo (s)

5 0 2 1.2

10 0 4.5 2

15 15.2 9.2 3

20 26.7 18 3.9

Conclusin: En el experimento simulado la calabaza aumenta tanto su mxima

altura y su desplazamiento dependiendo de la velocidad inicial. La grafica es prueba

de este fenmeno fsico.

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FISICA GENERAL

4.6) Al mismo tiempo la grfica muestra que la altura mxima depende de la

velocidad inicial tal hecho se pudo observar experimentalmente.

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FISICA GENERAL

ACTIVIDADES TEORICAS Y PRACTICAS.

PREGUNTA 1 ACTIVIDAD 1 Altura Mxima y alcances experimentales

Distancia = x(t)=? , Altura = y(t)=?

t(s) x(t) y(t)0 0.0

34 2 2.069 4 6.0103 6 8.5138 8 10.2155 9 10.5172 10 10.2207 12 8.5241 14 6.0276 16 2.0310 18 0.0

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FISICA GENERAL

Resultados usando el software y la cinta de medicin,

Actividad dos Trayectoria Terica

x(t) y1(t)0.0 0.02.0 3.04.0 7.06.0 9.58.0 11.29.0 11.510.0 11.212.0 9.514.0 7.016.0 3.018.0 0.0

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FISICA GENERAL

Comparaciones entre la informacin tomada y el modelo terico

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18

0

2

4

6

8

10

12

Comportamiento Distancia y altura

Modelo teorico

y1(t)

Distancia

Altura

x(t) y(t) y1(t)0.0 0.0 0.02.0 2.0 3.04.0 6.0 7.06.0 8.5 9.58.0 10.2 11.29.0 10.5 11.510.0 10.2 11.212.0 8.5 9.514.0 6.0 7.016.0 2.0 3.018.0 0.0 0.0

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FISICA GENERAL

Comparacin del error entre la informacin experimental y el terico.

Segn la tabla el error promedio es del 16%.

y(t) y1(t) Error (%)0 02 3 0.336 7 0.148.5 9.5 0.1110.2 11.2 0.0910.5 11.5 0.0910.2 11.2 0.098.5 9.5 0.116 7 0.142 3 0.330 0

0.16

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FISICA GENERAL

CONCLUSIONES

Se observ que el en las diversas pruebas que cambiando la forma del objeto,

siempre que se mantenga el mismo ngulo y la misma velocidad inicial

siempre har el mismo recorrido tanto en altura como en distancia.

Se observ que el en las diversas pruebas que cambiando la masa del objeto del

objeto, siempre que se mantenga el mismo ngulo y la misma velocidad

inicial siempre har el mismo recorrido tanto en altura como en distancia.

Se observ que el en las diversas pruebas que cambiando el dimetro del

objeto, siempre que se mantenga el mismo ngulo y la misma velocidad

inicial siempre har el mismo recorrido tanto en altura como en distancia.

Se observ que a cambios incrementales en la velocidad inicial hay cambios

incrementales significativos tanto en la distancia como en la altura.

Se observ que a cambios decrementales en el ngulo hay cambios

incrementales significativos tanto en la distancia y decrementales como en la

altura.

Se comprob que la toma de resultados experimentales respecto al modelo

terico siempre van a ver fallas y errores de medicin, que son de esperarse.

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FISICA GENERAL


http://es.wikipedia.org/wiki/Trayectoria_bal%C3%ADstica

file:///C:/Users/lsanchez/AppData/Local/Temp/phet-projectile-motion/projectile-

motion_es.html

http://rsta.pucmm.edu.do/tutoriales/fisica/leccion6/6.1.htm


Noviembre 2012.

http://norparabolico.blogspot.ca/2011/09/ecuaciones-del-movimiento-parabolico.html

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FISICA GENERAL

GUIA ALTERNATIVA PRCTICA # 3 DE FISICA GENERAL

Unidad 1 Mecnica:

Captulo 1- Cinemtica y Captulo 2 - Dinmica y Esttica


CC 16.786.134 de Cali

FISICA GENERAL


WINNIPEG, MB, CA,

OCTUBRE - 2013

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FISICA GENERAL

INTRODUCCION

El presente documento tiene como objetivo presentar el respectivo desarrollo de las

actividades requeridas en esta actividad la cual pretenda realizar las practicas del laboratorio

virtual alternativo # 3 de la catedra fsica general usando los laboratorios de aplicaciones

java virtuales.

Con el uso del simulador Forces and Motion, se realizara y se podr visualizar los

efectos que sobre el movimiento produce la aplicacin de fuerzas.

La estrategia de aprendizaje propuesta en este gua prctica alternativa incluye

experimentacin en Laboratorio o simulador, entrega de informe con los resultados.

Adicionalmente, se pretende uso del modelo aprendizaje Basado en Problemas, las prcticas

de laboratorio alternativo de la unidad 1 tienen en su totalidad un peso igual al que se asigna

al primer trabajo colaborativo 1. Las prcticas pretenden mejorar el conocimiento de estos

modelos bsicos de comprensin de las leyes de fsica bsica.

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FISICA GENERAL

DESCRIPCION DE LA PRCTICA VIRTUAL

La prctica virtual # 3 tiene como objetivos fundamentales el desarrollo alternativo del

trabajo colaborativo:

Revisar conceptos bsicos sobre la relacin entre fuerza y aceleracin

Medir la aceleracin experimental haciendo uso de simulador

Verificar el error cometido en la medicin

Comparar el modelo terico con el resultado experimental

Esto incluye la realizacin de las siguientes actividades previas para que el estudiante

inicialmente se aproxime a la experimentacin de los contenidos vistos en el curso, los

materiales incluyen, la aplicacin Simulator Forces and Motion * 2013 University of

Colorado, y un Cronometro digital.

La aplicacin tiene cuatro opciones generales es una introduccin, friccin, grficas y

transportes. La aplicacin es muy amigable.

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FISICA GENERAL

Actividad (medida de la aceleracin)

La actividad principal consiste en medir la aceleracin de forma experimental usando el

simulador Forces and Motion, y comparar con la aceleracin que se puede calcular a travs

de la segunda ley de Newton. En esta etapa se ejecut el simulador (Simulador Forces and

Motion de forma idntica a lo observado en el video cambiando la masa por 150 Kg, y la

fuerza aplicada por 5N.

Como resultados, los parmetros utilizados fueron Masa 150Kg, Fuerza aplicada 5N,

coeficientes de rozamiento esttico 0,5 y coeficiente cintico 0,3 por defecto aparecen en la

aplicacin, concluyndose que una fuerza de 5N para un peso de 150 kg en esas condiciones

de rozamiento el objeto No se mueve de su posicin Inicial.

33

FISICA GENERAL

Decid realizar el mismo ejercicio pero eliminando los coeficientes de rozamiento esttico y

coeficiente cintico a valores de cero. De esta manera el sistema permite generar valores

para el respectivo anlisis asi:

Con los siguientes resultados:

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FISICA GENERAL

Lo cual corresponde a la siguiente grfica, que podemos observar la relacin de la

velocidad metros /segundo y el tiempo promedio. Se observa que existe una

relacin directa y creciente entre el tiempo promedio y la velocidad. Por otro lado el

rango de ajuste del polinomio de orden uno lineal permite observar que es

significativo el ajuste con un coeficiente de ajuste del 83%.

Adicionalmente se observan algunos datos fuera del ajuste estos corresponden a

errores de medicin probablemente.

La grafica siguiente presenta el respectivo clculo de la aceleracin que tericamente se dice que

es de orden dos, y por tal razn se eligi un modelo de ajuste de este orden y se encuentra

evidencia significativa del 81% que la aceleracin tiene un comportamiento de orden dos

creciente en este experimento.

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FISICA GENERAL

Como observacin general se puede analizar que aunque la relacin entre la

velocidad media y el tiempo promedio tiene un comportamiento lineal, la aceleracin

no es nula, esto es debido al fenmeno natural de las constantes de friccin que

fueron excluidas de este ejercicio.

Aunque para efectos prcticos se observa que la aceleracin en la mayora de las

muestras fue creciente y positiva.

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FISICA GENERAL

CONCLUSIONES

Se observ en el ejercicio un comportamiento muy parecido al movimiento

rectilneo Uniforme, como se explica por qu se da la presencia de la

aceleracin que una variable clave para explicar muchos fenmenos fsicos.

El movimiento rectilneo Uniforme Acelerado presenta interpretaciones muy

exactas del mundo real tanto as que es utilizado en sistemas de control de

velocidad para rampas ascendentes y descendentes donde se requiere hacer

esfuerzos tanto en aceleracin y lo opuesto desaceleracin si es el caso

especfico de los controles de velocidad motores.

El software de simulacin utilizado muy amigable sin embargo opino que una

buena mejora seria que sacara la salida de datos en formato CVS como

menos.

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FISICA GENERAL


http://www.xtec.cat/~ocasella/applets/movrect/appletsol2.htm

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniformemente_acelerado

http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniforme

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Movimiento_rectilineo_acelerado.html


Noviembre 2012.

fisica pract virtuales unad

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