LABORATORIO DE MECANICATIRO PARABOLICO

INTEGRANTES:

BLANCO BAENA FABIAN

FRAGOZO BARBOSA SAMIR

MONTERO FERNANDEZ ANDRÉS

SOTO SUÁREZ ANDRÉS ALFREDO

PROFESOR:

CESAR TELLEZ

GRUPO: 21-22

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

FACULTADAD DE INGENIERIAS Y TECNOLOGIAS

VALLEDUPAR – 2015

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INDICE

1. INTRODUCCION …………………………………………………………… 3

2. OBJETIVOS……………………………………………………………….…. 42.1 Objetivo General.………………………………………………………. 42.2 Objetivos Específicos…………………………………………………. 4

3. CONCEPTOS BASICOS………………………………………………….... 53.1 Materiales………………………………………………………………... 6

4. PROCEDIMIENTOS………………………………………………………… 6

5. ANÁLISIS Y RESULTADOS……………….………………………………. 8

6. EVIDENCIAS…………………………………………………………………. 12

7. CONCLUSION……………………………………………………………….. 14

8. BIBLIGRAFIA………………………………………………………………… 15

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1. INTRODUCCION

El movimiento parabólico es un movimiento que se presentan en la naturaleza que los físicos han estudiado desde hace muchos siglos. El primero en estudiar el movimiento de los cuerpos desde un punto de vista formal y utilizando las matemáticas para describirlos fue Galileo Galilei, al describir la caída libre, el movimiento del péndulo, así como el movimiento en un plano inclinado. Cuando lanzamos un cuerpo con una velocidad que forma un ángulo con la horizontal, éste describe una trayectoria parabólica. En su obra Dialogo sobre los Sistemas del Mundo (1633), Galileo Galilei expone que el movimiento de un proyectil puede considerarse el resultado de componer dos movimientos simultáneos e independientes entre sí: uno, horizontal y uniforme; otro, vertical y uniformemente acelerado. En base a lo hecho por Galileo la descripción del movimiento ha ido evolucionando desde entonces, desde los avances hechos debido a la astronomía, es decir, la descripción del movimiento de las estrellas en referencia a la tierra, las aportaciones de Brahe, Kepler y después Newton.

En balística exterior, la forma, el calibre, el peso, las velocidades iníciales, la rotación, la resistencia del aire y la gravedad constituyen los elementos que inciden en la trayectoria de un proyectil desde el momento en que abandona el cañón hasta que alcanza el blanco.

En la práctica comprobaremos de forma experimental la variación del alcance (horizontal y vertical), del ángulo de lanzamiento y la variación cuando el proyectil es lanzado desde el piso o desde una cierta altura.

El movimiento parabólico posee ciertas características que lo diferencian de cualquier otro tipo de movimiento. Es un movimiento compuesto, es decir, se puede descomponer en dos movimientos simples: el uniformemente acelerado (Desde el punto de partida del objeto hasta que alcanza su máxima altura) y caída libre (Desde la altura máxima, hasta el punto de caída del objeto) y su trayectoria describe una parábola. A partir del análisis gráfico de este movimiento en un plano inclinado, se busca analizar y obtener estas características, incluyendo la independencia que existe entre los dos movimientos simples antes mencionados que lo constituyen, y los valores numéricos de altura máxima y alcance máximo horizontal, para ser comparados con los valores teóricos conociendo que el tiempo total del movimiento es de un segundo. Y de esta manera, lograr entender el efecto que tienen las fuerzas que actúan sobre el objeto en su movimiento y plantear la ecuación que mejor describe dicho movimiento.

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1. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

• Estudiar los conceptos básicos del movimiento parabólico descrito en la experiencia realizada en el laboratorio. Para describir y analizar las características del movimiento parabólico que realiza el balín por medio de los datos hallados.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Estudiar, cualitativa y cuantitativamente, el movimiento de un objeto bajo la acción de un campo gravitacional constante.

• Determinar la relación entre el ángulo de disparo, el alcance máximo y la velocidad del lanzamiento.

• Desarrollar habilidades en el uso de las técnicas de graficación y linealización que permiten encontrar experimentalmente la ecuación que relaciona dos variables.

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2. CONCEPTOS BASICOS

El alcance horizontal de un proyectil está dado por la ecuación x=v0t.Cosθ, donde v0, es la velocidad inicial de la bola y el ángulo θ, el ángulo de lanzamiento con respecto a la horizontal tal como se muestra en la figura 1.0

El tiempo de vuelo del proyectil se puede obtenerse a partir de la ecuación:

y= y0+v y t−12g t 2

Si y=0, y y0=0, se obtiene 0=+v y t−12g t2: obtenemos que t v=

2v0gSenθ

El alcance vertical del proyectil para cualquier ahora esta dada por la ecuación:

y= y0+v0 t Senθ−12g t2 tal como se ilustra en la gràfica 1.1

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3.1 MATERIALES

Lanzador de Proyectiles Prensa de Mesa Foto puerta Bolas Plásticas Papel de Carbón Cinta Métrica Una Plomada

4. PROCEDIMIENTO

PARTE I, determinar la velocidad inicial de la bola

4.1 Arme el lanzador como se indica en la figura

Montaje para determinar la velocidad inicial

4.2 Ajuste el lanzador de modo que pueda barrer ángulos comprendidos entre 10 y 80 grados. Ajustes las fotopuerta de tal forma que no superen los 10cm entre fotopuerta, tenga en cuenta que para que se produzca la lectura, la bola debe interrumpir el led infrarrojo que se encuentra en el extremo inferior de la fotopuerta.

4.3 Introduzca la bola en el cañón en una de las posiciones que el profesor le indique (el cañón tiene 3 rangos posible de alcance). Tome tres ensayos de tiempo para el alcance seleccionado y determine la velocidad inicial, tenga en cuenta que la velocidad inicial, tenga en cuenta que la velocidad horizontal es constante. Consigne estos datos en la tabla 4.1

Ensayo Tiempo1 0.862 0.72

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3 0.84Tiempo Promedio 0.81Velocidad inicial 6.67

PARTE II, lanzamiento a nivel de la superficie

4.4 Coloque el papel carbón a una cierta distancia del cañón de tal forma que la esfera impacte en la hoja dejando la marca sobre la hoja que se ha colocado debajo del papel carbón.

4.5 Haga tres lanzamientos (con los ángulos indicados en la tabla 4.2) y mida con la cinta métrica la distancia desde el borde del cañón hasta el punto de impacto. Anote estos datos en la tabla 4.2 y determine el promedio para cada caso.

Tabla 4.2 Montaje a nivel de superficie.

Angulo

DistanciaΘ1=5º Θ2=15º Θ3=25º Θ4=35º Θ5=45º Θ6=50º Θ7=60º Θ8=70º Θ9=80º

Ensayo 1 24.80 45.92 70.35 86.30 91.84 90.19 79.34 59.90 31.41Ensayo 2 24.34 45.44 70.00 86.61 91.01 90.44 79.72 59.03 30.92Ensayo 3 25.34 46.40 70.70 85.99 92.67 90.69 79.53 58.16 31.90Promedio 24.80 45.92 70.35 86.30 91.84 90.44 79.53 59.03 31.41

Las medidas están dadas en mts.

Tabla 4.2 Lanzamiento a nivel de la superficie

PARTE III, lanzamiento con una altura inicial.

4.6 Ajuste el lanzador y arme el montaje que se muestra en la figura 1.1

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4.7 Mida y0 y repita el procedimiento indicado en los incisos de la PARTE II, puede tomar lanzamientos por encima de la superficie de nivel o por debajo del mismo. Llene la tabla 4.3

Angulo

DistanciaΘ1=5º Θ2=15º Θ3=25º Θ4=35º Θ5=45º Θ6=50º Θ7=60º Θ8=70º Θ9=80º

Ensayo 1 3.470 4.435 5.007 5.375 5.365 5.105 4.474 3.230 1.720Ensayo 2 3.570 4.480 5.046 5.328 5.428 5.130 4.509 3.295 1.695Ensayo 3 3.645 4.430 5.085 5.330 5.438 5.135 4.534 3.180 1.705Promedio 3.561 4.431 5.046 5.344 5.410 5.123 4.505 3.235 1.706

Las medidas están dadas en mts.

Tabla 4.3

5. ANALISIS Y RESULTADOS

5.1 Idéese otro método para determinar la velocidad con la que sale la bola del cañón.

R/ La mejor forma de determinar la velocidad es utilizando las formulas comp por ejemplo la siguiente:

∆ y=v0 t−12g t2

O podríamos ayudarnos mediante simuladores como los que encontramos en PhET colorado y en educaplus.org mediante tanteo.

5.2 Grafique el alcance Vs ángulo de lanzamiento para cada una de las tablas.

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5.3

Si dos bolas se lanzan simultáneamente desde una horizontal y otra verticalmente al mismo tiempo ¿cuàl llega primero al piso? Explique!

R/ Las dos bolas (A se lanza verticalmente y B se lanza horizontalmente) tardan lo mismo en caer. Galileo concluyó que la velocidad horizontal debido al movimiento uniforme, ya que el cuerpo no posee aceleración, no influye en el movimiento de caída del cuerpo B, o sea, que las velocidades y actúan simultáneamente sobre B , pero en forma independiente la una de otra. Quiere decir que el cuerpo B se mueve como consecuencia de la acción de dos movimientos: uno uniformemente acelerado (vertical), con una aceleración igual a la de gravedad ( ) y otro uniforme (horizontal), con aceleración igual a cero.

5.4 ¿Para cuál ángulo obtiene el alcance máximo vertical y para cuál el horizontal?

El alcance horizontal de cada uno de los proyectiles se obtiene para y=0.

X max=v02 sen(2θ)g

Su valor máximo se obtiene para un ángulo θ =45º, teniendo el mismo valor para θ =45+a , que para θ =45-a. Por ejemplo, tienen el mismo alcance los proyectiles disparados con ángulos de tiro de 30º y 60º, ya que sen(2·30)=sen(2·60).

La altura máxima que alcanza un proyectil se obtiene con vy=0.

ymax=vo2 sen2θ2 g

Su valor máximo se obtiene para el ángulo de disparo θ =90º.

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6. EVIDENCIAS

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7. CONCLUSION

De la pasada experiencia pudimos adquirir conocimientos muy valiosos en el area

de la física, el movimiento parabólico es el realizado por un objeto cuya trayectoria

forma un parábola tal como lo dice el nombre, el lanzador de proyectiles nos

permitió ver este movimiento mas allá de lo que el profesor dibuja en la tablero y

mas allá de las formulas.

En términos teoricos se concluye que el movimiento parabolico es una

combinación de movimientos horizontal y vertical en la trayectoria curva de un

proyectil, además de esto la altura máxima, el tiempo de vuelo y el alcance

horizontal del proyectil, depende exclusivamente de la velocidad inicial y del

ángulo de lanzamiento.

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8. BIBLIOGRAFÍA

1. Física Re – Creativa, Salvador Gil y Eduardo Rodríguez Prentice Hall – Buenos Aires, 2001.

2. Alonso, M Finn, J.E., Física, volumen 1, Adisson-Wesley Iberoamericana, México, 1995.

3. Serway, Raymond A. FÍSICA, tomo 1, cuarta edición, McGraw-Hill, México, 1997.

Webgrafia:

http://recursostic.educacion.es/descartes/web/materiales_didacticos/comp_movimientos/parabolico.htm

https://phet.colorado.edu/es/simulation/projectile-motion

http://www.educaplus.org/play-305-Alcance-y-altura-m%C3%A1xima.html

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