Estudio práctico del movimiento rectilíneo uniforme
El objetivo de esta práctica simulada, es la medida de la velocidad de un carrito que desliza sin rozamiento a lo largo de un raíl.
Descripción
Disponemos de un raíl horizontal por
el que se mueve el carrito, una regla adosada al raíl, y un cronómetro con dos
dispositivos: uno que lo pone en marcha y otro que lo para.
Aceleramos el carrito, mediante una cuerda que pasa por una polea situada en el extremo derecho de la regla. Una pesa que se cambiar pulsando el botón titulado Nuevo, cuelga de la cuerda.
Cuando el carrito pasa por el origen, se deja de
acelerar, haciendo que la pesa se detenga sobre un tope. La cuerda deja de actuar sobre el carrito, desde este
momento el carrito se mueve con velocidad constante.
Cambiando la pesa cambiamos la fuerza sobre el carrito y su aceleración durante el trayecto que va desde su posición inicial hasta el origen, por tanto, se modifica la velocidad final justo cuando pasa por el origen, que es a su vez la velocidad constante con que realiza el resto del trayecto.
- El cronómetro se pone en marcha cuando el carrito pasa por la flecha que marca el
origen de la regla
- El cronómetro se para cuando el carrito pasa por la segunda flecha
.
De este modo, el cronómetro mide el tiempo que tarda el móvil en desplazarse entre las dos flechas.
La flecha que marca el origen está
fija, no se puede cambiar.
La segunda flecha se puede
desplazar a lo largo de la regla del siguiente modo:
- Se pulsa el botón izquierdo del ratón, cuando el puntero está sobre la flecha.
- Sin dejar de pulsar el botón izquierdo del ratón, se desplaza el ratón.
- Cuando la flecha está situada en la posición deseada se deja de pulsar el botón izquierdo del ratón.
Para poner en marcha el carrito se pulsa el botón titulado Empieza
Fundamentos físicos
Si el carrito se mueve con movimiento rectilíneo y uniforme la su posición x en el instante t es proporcional a t de acuerdo a la ecuación
x=x0+vt
Poniendo en el eje de las ordenadas las medidas de x y en el eje de abscisas los tiempos t, la pendiente de la recta que mejor ajusta nos dará la medida de la velocidad v.
Experiencia
Se efectúan con el cronómetro las medidas del tiempo, colocando la flecha roja a 5, 10, 15 , 20, 25, etc. cm del origen y se anotan en una tabla tiempo-desplazamiento. El applet registra estos datos en el control área de texto situada a su izquierda.
| Tiempo (s) | Desplazamiento (cm) |
| 5 | |
| 10 | |
| 15 | |
| 20 | |
Se pulsa el botón titulado Enviar para representar gráficamente los datos de la experiencia en el applet situado más abajo.
Resultados
Si se pulsa el botón titulado Enviar del applet origen (situado más arriba) envía los datos desde su control área de texto, al control equivalente del applet situado más abajo para representar gráficamente los datos.
Los datos anotados en la tabla, se pueden también introducir manualmente en el control de área de texto situado a la izquierda del applet (más abajo) que procesa los datos, cada par de datos (tiempo, desplazamiento) en una fila, dos números separados por una coma, sin paréntesis.
El programa interactivo traza, los puntos experimentales, la recta de ajuste, y calcula el valor de la pendiente a (velocidad) y de la ordenada en el origen b (posición inicial), así como los errores de a y de b. Las fórmulas que utiliza el applet para calcular estas cantidades se encuentran en la página titulada Regresión lineal
El lector deberá expresar correctamente la medida de la velocidad de acuerdo a las reglas para expresar una medida y su error enunciadas en el capítulo Unidades y Medidas.
La velocidad es
| a ±Δa | .................. cm/s |