Velocidad, posición y aceleración
Por medio de un sistema de adquisición de datos es posible determinar en tiempo real la posición, la velocidad y la aceleración de un carro que se mueve en un riel sin fricción. Se estudian los casos en donde el carro se mueve con velocidad constante y con aceleración constante.
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Materiales & Equipos
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Descripción del experimento
El montaje experimental se presenta en la siguiente figura, en donde se observa el riel sin fricción con el carro, el sistema de adquisición de datos y el sensor de posición ubicado en uno de los extremos del riel mediante un soporte.
El punto de origen está ubicado en la posición del sensor y la posición va a ser positiva en la dirección en la que se desplaza el carro.
CASO 1: Velocidad Constante.
El riel sin fricción se coloca en una superficie totalmente horizontal y se le da un impulso al carro en uno de los extremos del riel para que salga con una velocidad dada, como se va a estar desplazando por el riel en una posición totalmente horizontal se mantendrá con una velocidad constante a lo largo de toda su trayectoria.
La adquisición de datos con el sistema PASCO science workshop 750 inicia en el momento que el carro desactiva el photogate (Sensor Infrarrojo), y se finaliza cuando el carro ha llegado al otro extremo mediante un pulsador.
CASO 2: Aceleración Constante.
1 Escalon:
El riel sin fricción se coloca en la misma superficie pero esta vez en uno de los extremos se coloca un escalón con el fin de inclinarlo.
Al igual que el caso 1 la adquisición de datos inicia en el momento que el carro desactiva el photogate (Sensor Infrarrojo), y se finaliza cuando el carro vuelve a su posición inicial por medio de un pulsador.
Este es el resultado de la medición realizada con el sistema de adquisición para el caso en donde el carro se mueve con aceleración constante por el riel sin fricción. En la figura se presentan las gráficas de posición (azul), velocidad (rojo) y aceleración (verde) respecto al tiempo obtenidas al realizar el experimento.
En la gráfica de posición se observa como el carro a medida que avanzan comienza a desplazarse menos espacio en un mismo intervalo de tiempo hasta que llega a su máxima posición, en este punto comienza a devolverse, avanzando más espacio en un mismo intervalo de tiempo, a medida que se desplaza.
En la gráfica de velocidad se observa que varía linealmente con el tiempo de forma negativa, iniciando con un valor positivo, y terminando con el mismo valor pero negativo.
En la gráfica de aceleración se puede ver que mantiene un valor constante a lo largo de toda su trayectoria y es negativa debido a que va en dirección contraria al movimiento.
2 Escalones:
Para este otro experimento se coloca un extremo del riel en 2 escalones, esto con el fin de inclinarlo más.
En la figura se presentan las gráficas de posición (azul), velocidad (rojo) y aceleración (verde) respecto al tiempo obtenidas al realizar el experimento. Las gráficas en esta ocasión tienen el mismo comportamiento, lo que sucedió fue que al inclinarlo más el valor de la aceleración aumento negativamente. Si se siguiera inclinando más este valor continuaría aumentando de forma negativa. Se puede observar con el grafico siguiente al inclinarlo 3 Escalones.
3 Escalones:
Para este otro experimento se coloca un extremo del riel en 3 escalones, esto con el fin de inclinarlo más.
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