uniformemente acelerado
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.
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Aceleramos el carrito, mediante una cuerda que pasa por una polea situada en el extremo derecho de la regla. Una pesa que se puede cambiar pulsando el botón titulado Nuevo, cuelga de la cuerda. |
En esta práctica, el carrito se sitúa en el origen y la fuerza que se ejerce sobre el carrito actúa durante todo su recorrido. El movimiento es uniformemente acelerado. El resto de la práctica es semejante a la anterior.
- 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
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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
En las ecuaciones del movimiento es uniformemente acelerado la velocidad es una función lineal del tiempo, pero no así la posición del móvil. Por lo que solamente se puede aplicar el procedimiento de la regresión lineal a una tabla de datos tiempo-velocidad, pero la experiencia nos suministra una tabla de datos tiempo-desplazamiento. Por tanto, tenemos que obtener una tabla tiempo-velocidad, a partir de una tabla de datos tiempo-desplazamiento.
Si suponemos que el movimiento es uniformemente acelerado, vamos a demostrar que la velocidad media <v> del móvil entre los instantes t1 y t2 es igual a la velocidad en el instante intermedio (t1+t2)/2. En efecto,
- Sea x1 la posición del móvil en el instante t1
- Sea x2 la posición del móvil en el instante t2.
La velocidad media del móvil entre los instantes t1 y t2 es
Podemos expresar la posición x2 en términos de la posición inicial x1 y de la velocidad inicial v1.
La velocidad media vale entonces
Que como podemos comprobar es la velocidad en el instante intermedio entre t1 y t2
La velocidad media en el intervalo comprendido entre el instante t1 y t2 es igual a la velocidad en el instante (t1+t2)/2 intermedio en entre dichos instantes.
Por tanto, para transformar una tabla tiempo-desplazamiento en otra tiempo-velocidad, procedemos del siguiente modo:
- En la tabla de desplazamientos calculamos la velocidad media entre los instantes t1 y t2 mediante la fórmula
- Dicha velocidad se la asignamos al instante (t1+t2)/2.