Riel De Aire

Marco Teórico

 Riel de Aire: El Riel de Aire es un aparato de laboratorio utilizado para estudiar las colisiones en una dimensión. El riel consta de un tubo de sección transversal cuadrada con una serie de perforaciones por las que sale aire a presión. Sobre el riel se colocan carros que se deslizan sobre un colchón de aire que se forma entre el riel y el carro. Los carros se mueven en esencia sin fricción. Sobre los carros se colocan pesos para experimentar el choque de objetos de diferente masa. El simulador de riel de aire permite modificar los parámetros más importantes: masas, velocidades iniciales y coeficiente de restitución, pudiéndose llevar a cabo una gran variedad de experimentos con choque elásticos, no elásticos y perfectamente

inelásticos.

Podemos encontrar diferentes tipos de Rieles de Aire, teniendo todos funciones en común. Sirve para ilustrar de modo espectacular el principio de inercia, la conservación del momentum

y

la

conservación

de

la

energía.

Se puede trabajar con celdas fotoeléctricas y cronómetros para realizar estudios cuantitativos.  Metro: Es un instrumento de medición, con la particularidad de que está construido en chapa metálica flexible debido su escaso espesor, dividida en unidades de medición, y que se

enrolla en espiral dentro de una carcasa metálica o de plástico. Algunas de estas carcasas disponen de un sistema de freno o anclaje para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma. Se suelen fabricar en longitudes comprendidas entre uno y cinco metros, y excepcionalmente de ocho o diez metros. La cinta metálica está subdividida en centímetros y milímetros. Es posible encontrarlos divididos también en pulgadas. Su flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más interesante que otros sistemas de medición, como reglas o varas de medición. Debido a esto, es un instrumento de gran utilidad, no sólo para los profesionales técnicos, cualquiera que sea su especialidad (fontaneros, albañiles, electricistas, arqueólogos, etc.), sino también para cualquier persona que precise

medir

algún

objeto

en

la

vida

cotidiana.

La función principal de una cinta métrica es permitirnos medir longitudes ya sean cortas o un poco largas. Este objeto técnico va en proporción directa a la satisfacción de la necesidad que va en aumento, porque todo ser humano tiene en sus hogares, negocios, etc., como mínimo una cinta métrica, par realizar mediciones requeridas para realizar un trabajo.  Cronometro: La palabra cronómetro proviene de la mitología griega, el nombre se le dio por el Dios griego Cronos que era el Dios del tiempo. Es un reloj o una función de reloj que sirve para medir fracciones de tiempo, normalmente cortos y con exactitud.

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Objetivo

 Determinar el valor de la aceleración de la gravedad de manera experimental a través del uso de un riel de aire.

Materiales  Carril de aire con compresor Air Track, con un error de 1 cm; En este colocamos el deslizador y cada 20 cm tomábamos el tiempo que tardaba en llegar a 0 cm.  Deslizador de aluminio que media 15 cm: Lo deslizábamos en el riel de aire cada cierta distancia.  Cronometro Casio con un error de 0.01 s: Con este tomábamos el tiempo de deslizamiento.  Tacos de madera de 3 cm: Los utilizamos para lograr alcanzar el ángulo correcto.  Metro Fermetal 5m x ¾”: Con este medimos las distancias para calcular el ángulo.

3

Procedimiento Experimental

1. Con los alzamos el manera que trapecio para

tacos de madera riel de aire de se nos forme un calcular el ángulo.

3. Con un cronómetro,

2. Utilizando el -1 Sen calculamos el ángulo de inclinación del Riel de Aire.

cada 20 cm tomábamos 3 tiempos, para así calcular un tiempo promedio que usamos para calcular el valor de m. 4. Con el tiempo y distancias (del riel de aire) formamos una gráfica distancia (metros) en función del tiempo (s2)

4

5. Con mínimos cuadrados calculamos el valor de “m”; una vez teniendo los valores de t, m y el ángulo, calculamos el valor de la gravedad.

Tabla de Datos

Tiempo Promedio 1,52

TP2

TP2D

(TP2)2

2,31

3,7

5,34

1,33

1,30

1,69

2,4

2,86

1,25

1,23

1,23

1,51

1,8

2,28

1,08

1,04

1,10

1,07

1,14

1,14

1,3

0,8

0,89

0,85

0,87

0,87

0,75

0,6

0,56

6

0,6

0,77

0,78

0,74

0,76

0,57

0,3

0,32

7

0,4

0,64

0,60

0,60

0,61

0,37

0,15

0,14

∑

7

8,34

10,1

12,8

n

Tiempo

1

Distancia (mtrs.) 1,6

1,46

1,76

2

1,4

1,26

1,32

3

1,2

1,19

4

1

5

1,33

Resultados

α=7,36 m=0,61 g=9,4 m/s2

5

Discusión de Resultados

Una vez realizados todos los cálculos pertinentes, el valor de la gravedad nos dio cercano al valor real de la gravedad, por lo que creemos que el resultado obtenido era correcto. Ya que al calcular el ángulo obtuvimos un valor entre 7 y 9, creemos que lo que pudo afectar el valor de la gravedad fue el tiempo, ya que los tiempos utilizados para calcular “m” son todos tiempos promedios, no tiempos exactos.

Análisis Grafico:  Análisis

Cualitativo:

En

la

curva

graficada

podemos

observar que al variar las distancias el tiempo también varía, es decir, que si disminuimos la distancia, el tiempo que tarda el deslizador en llegar a 0 también es menor. Al partir desde una

distancia

y

tiempo

mayor

a

menor,

tenemos

representada una grafica decreciente, lo que implica la disminución del tiempo y distancias.

6

 Análisis

Cuantitativo:

Para

la

determinación

de

la

gravedad, es necesario obtener el valor del ángulo “α”, que calculamos teniendo las medias del riel de aire y su altura a través de la formula del Sen-1, obteniendo como resultado un ángulo α=7,46; una vez con el ángulo calculado, necesitamos el

valor

de

“a”

y

despejándolo

de

la

formula:

X= 1 at2 , decimos que a=2m, donde con la formula de 2 mínimos cuadrados, pudimos calcular el valor de “m”, que nos dio m=0,61; una vez con todos los datos ya calculamos el valor de la gravedad, obteniendo como resultado g=9,4 m/s2.

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Conclusión

Newton descubrió que la gravedad es universal, que los cuerpos se atraen y que solo intervienen la masa y distancia. El valor de g nos dice que la gravedad es una fuerza muy débil, la fuerza entre un individuo y la tierra se puede medir, pero también depende de la distancia respecto al centro de la tierra.

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Apéndice

11,5

32,3

Senα=Cat. Op. H

α=Sen-1 20,8

=

7,47º

160 160

Distancias de Cm a Mtrs. D7= 40cm

1 mtr.

x

0,4 mtrs.

=

100 cm D6= 60cm

x

1 mtr.

=

0,6 mtrs.

=

0,8 mtrs.

100cm D5= 80cm

x

1 mtr.

100cm D4= 100cm

x

1 mtr.

=

1 mtr.

x

1 mtr.

=

1,2 mtrs.

100cm D3= 120cm

100cm

9

D2= 140cm

x

1 mtr.

=

1,4 mtrs.

1 mtr.

=

1,6 mtrs.

100cm D1= 160 cm

x

100 cm X=1 at2

1a= m

2

a=2m

2

m= n∑td-(∑t)(∑d)

=

7*10,1–8,34*7

n∑t2-(∑t)2

g= 2m Senα

=

2*0,61

7*12,8-(8,34)2

=

=

70,7–58,38 = 12,32 89,6-69,56

=

0,61

20,04

9,4 m/s2

Sen(7,46)

10

Riel de Aire

Metro

11

Cronómetro

12

13