Informe Ib.docx

COAR APURÍMAC

INFLUENCIA DE LA MASA EN LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO DE UN OBJETO SOBRE EL PLANO INCLINADO

Jhordan Vasquez Loayza

CHALHUANCA-2018 ÍNDICE 1

1. RESUMEN ..................................................................................................... 3 2. TEMA DEL EXPERIMENTO .......................................................................... 4 3. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ................................................................ 4 4. HIPÓTESIS .................................................................................................... 4 5. MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 4 6. VARIABLES ................................................................................................... 4 6.1. VARIABLE INDEPENDIENTE:................................................................. 4 6.2. VARIABLE DEPEENDIENTE: .................................................................. 4 6.3. VARIABLE CONTROLADA: ..................................................................... 5 6.4. VARIABLE INTERVINIENTE: .................................................................. 6 7. MATERIALES ................................................................................................ 6 8. DIAGRAMA DEL EXPERIMENTO ................................................................. 6 9. PROCEDIMIENTO ......................................................................................... 7 10. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS ......................................................... 8 11. CÁLCULO DE INCERTIDUMBRES ............................................................ 9 12. GRÁFICA .................................................................................................. 11 13. CONCLUSIONES ..................................................................................... 12 14. MEJORAS ................................................................................................. 13 15. BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................... 13

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1. RESUMEN Durante toda nuestra existencia estuvimos rodeados de materia que se encuentra en constante movimiento. Especialmente en la asignatura de Física dentro del Bachillerato Internacional, la cinemática constituye uno de los temas fundamentales para todo el curso. En ese entender, me motivo a desarrollar un experimento para comprobar el efecto de la masa en la cantidad de movimiento en un plano inclinado. Por eso, el diseño y la puesta en escena de nuestro experimento buscan analizar los resultados que se obtenga en la experimentación, así mismo, intenta crear una reflexión personal para las siguientes experiencias que lleguen a ser consignadas. Por otro lado, la variación de la cantidad de movimiento está dada por la variación de la masa de una partícula, entonces, a partir de esta cuestión y con preguntas que previamente fueron planteadas pudimos concretizar nuestro punto de duda: ¿Cómo influye la masa en la cantidad de movimiento, sobre un plano inclinado? Esta pregunta fue la motivación para el inicio de nuestra experimentación, y que a partir de esta dedujimos que la masa es directamente proporcional a la cantidad de movimiento en un plano inclinado. En ese contexto, la presente experimentación busca obtener datos que posteriormente serán analizados y finalmente plantear conclusiones con respecto a la variación de la cantidad de movimiento.

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2. TEMA DEL EXPERIMENTO Relación de la masa y su cantidad de movimiento sobre un plano inclinado. 3. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN ¿Cómo influye la masa en la cantidad de movimiento, sobre un plano inclinado? 4. HIPÓTESIS La masa es directamente proporcional a la cantidad de movimiento en un plano inclinado. 5. MARCO TEÓRICO 5.1. Cinemática: es una parte de la mecánica que se encarga de estudiar a los cuerpos en movimiento sin importar las causas de este. 5.2. Cantidad de movimiento: dentro de esta experimentación como en otras circunstancias la cantidad de movimiento viene a ser el producto de la masa (𝑚) y la velocidad (𝑣) del carro de Hall. 5.3. Masa: En este contexto es la adicional que se brindara al carro de Hall mediante las pesas de metal. (10𝑔, 20𝑔, 50𝑔 𝑦 100𝑔) 6. VARIABLES 6.1. VARIABLE INDEPENDIENTE: -

Masa

6.2. VARIABLE DEPEENDIENTE: -

Cantidad de movimiento

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6.3. VARIABLE CONTROLADA: Distancia Se consideró la distancia recorrida por el móvil como variable controlada debido a que la distancia fue la misma en todas las repeticiones. Lo que facilitó a que el experimento se realice en un espacio con iguales condiciones. Se controló para que se tomé como único valor de recorrido al del plano inclinado.

Ángulo de inclinación

Se consideró al ángulo de inclinación del plano de inclinación como variable controlada ya que se trabajó con un solo ángulo, 5°, para poder ejecutar todas las secuencia a una misma condición de inclinación. Así mismo, controlar esta variable facilito a manejar un solo espacio.

Fricción

El plano inclinado usado está constituido de metal pulido, el propio hecho de ser material solido implica que se suscite fricción entre la superficie y las llantas del carrito

de

Hall.

En

ese

entender,

consideramos a esta variable como controlada porque estará presente en todas las experimentaciones y mayor aun cuando será constante como en este caso.

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6.4. VARIABLE INTERVINIENTE: -

Tiempo.

7. MATERIALES -

01 Carro de Hall

-

Plano inclinado

-

Transportador

-

01 pesa de 10g. con ranura

-

02 pesas de 20g. con ranura

-

01 pesa de 50g. con ranura -

-

01 reloj digital.

01 pesa de 100g. con ranura.

8. DIAGRAMA DEL EXPERIMENTO Carro de Hall Plano inclinado Reloj digital

Nota: Diagrama del experimento Fuente: Propiedad del autor mediante software PowerPoint

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9. PROCEDIMIENTO 9.1. Método de control de datos Los datos de la masa que se adicionaría son brindados en cada pesa, de la cual se tuvo total confianza. Luego se colocó el carro de Hall con las variaciones que se debía ofrecer, para luego controlar el tiempo que se demoraba en llegar al final del plano inclinado, que mediante un cronometro digital pudimos medir el tiempo. Así que pensé en 7 masas distintas para poder controlar el fenómeno. Por medio de esta experimentación se puede lograr deducir el dato de la cantidad de movimiento, por un determinado número de pesas. 9.2. Método de obtención de datos 1. Medimos la masa del carro de Hall. 2. Realizamos el desplazamiento del móvil sobre el plano inclinado. 3. Empezamos a medir el tiempo demorado por el carro sobre todo su recorrido. 4. En la siguiente prueba, adicionamos 20𝑔 de las pesas. 5. Realizamos nuevamente el desplazamiento del móvil. 6. Así repetimos los pasos previamente explicados con cada masa. 7. Recolectamos los datos, mostrándolo en una tabla con sus respectivas gráficas.

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10. TABLA DE DATOS Y RESULTADOS tiempo (s) ± 0.01 Ensayo distancia (m) masa (kg) ± # ± Δ 0.05 Δ 0.5 t1

t2

t3

t4

t5

tiempo P=2dm/t promedio

±Δ P

1

0.594

0.16059

1.48

1.62

1.48

1.48

1.52

1.516

0.126

0.006

2

0.594

0.18059

1.46

1.40

1.35

1.31

1.53

1.410

0.152

0.005

3

0.594

0.20059

1.50

1.54

1.55

1.49

1.62

1.540

0.155

0.007

4

0.594

0.22059

1.40

1.52

1.53

1.51

1.49

1.490

0.176

0.008

5

0.594

0.24059

1.60

1.70

1.62

1.57

1.61

1.620

0.176

0.008

6

0.594

0.26059

1.52

1.65

1.48

1.54

1.49

1.536

0.202

0.008

7

0.594

0.28059

1.64

1.58

1.51

1.48

1.54

1.550

0.215

0.008

Nota: Tabla de datos y resultados Fuente: Propiedad del autor mediante software Excel

A partir de estos datos se puede comenzar a obtener la cantidad de movimiento. Formula de la cantidad de movimiento. 𝑠 = 𝑢𝑡 + 1 𝑎𝑡2 2 2𝑠 𝟐=

𝑎

⋯1

𝑡 ____________________________________________________________ 𝑣 = 𝑢 + 𝑎𝑡 𝑣 =𝑎

⋯2

𝑡 _____________________________________________________________ 2𝑑

𝑣 2= 𝑡

𝑡 2𝑑 𝑣= 8

𝑡 _____________________________________________________________ 2𝑑 → 𝑃 = 𝑚( ) 𝑡

𝑃 = 𝑚𝑣 11. CÁLCULO DE INCERTIDUMBRES -

Masa 1 2d P = m( ) t

P

P = 0.126 ± 0.006 -

Masa 2 2d P = m( ) t

P

P = 0.152 ± 0.005

-

Masa 3 2d P = m( ) t

P

9

P = 0.155 ± 0.007 -

Masa 4 2d P = m( ) t

P

P = 0.176 ± 0.008

-

Masa 5 2d P = m( ) t

P

P = 0.176 ± 0.008

-

Masa 6

P = m(

2d ) t

P

P = 0.202 ± 0.008 -

Masa 7

P = m(

2d ) t 10

P

P = 0.215 ± 0.008

Los datos fueron los siguientes: N°

masa (kg) ± Δ 0.5

P=2dm/t

±Δ P

±Δ m

1

0.16059

0.126

0.006

0.0005

2

0.18059

0.152

0.005

0.0005

3

0.20059

0.155

0.007

0.0005

4

0.22059

0.176

0.008

0.0005

5

0.24059

0.176

0.008

0.0005

6

0.26059

0.202

0.008

0.0005

7

0.28059

0.215

0.008

0.0005

Nota: Tabla de datos brutos. Fuente: Propiedad del autor mediante software Excel.

12. GRÁFICA Con los datos brutos previamente procesados, podemos establecer la siguiente gráfica:

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Masa vs Cantidad de movimiento 0.25 y = 0.6929x + 0.0189 R² = 0.9626

0.2 0.15 0.1 0.05 0

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Masa (kg)

Nota: Gráfico de “Masa vs Cantidad de movimiento” Fuente: Propiedad del autor mediante software Excel.

Interpretación: De acuerdo a la gráfica, se puede afirmar que la variación de la cantidad de movimiento, es directamente proporcional a la masa de un objeto, considero que la línea de mejor ajuste es descrita por una función lineal, debido a que tiende a ser próximo a los valores obtenidos.

13. CONCLUSIONES Con los resultados obtenidos podemos concluir afirmando que la variación de la cantidad de movimiento de un objeto sobre el plano inclinado es directamente proporcional a la masa que posea la partícula y la línea de mejor ajuste lo demuestra entonces queda comprobada la hipótesis. Con respecto a las incongruencias, se dieron debido a errores aleatorios por ejemplo, el grado de inclinación del plano inclinado no fue el mismo ya que se dio manualmente, lo cual pudo haber el tiempo que en el cual el carro de Hall llegaba al final del plano, habiendo un grado de error en los datos.

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14. MEJORAS Durante el proceso de experimentación, se encontraron dificultades en la metodología, uso de materiales, control de datos y procesamiento de estos, los cuales deben ser mejorados para la próxima experiencia de laboratorio. La dificultad encontrada en la metodología fue haber usado un plano inclinado muy pequeño, ya que nos impidió medir con precisión el tiempo que demoraba el carro en llegar al final de la pista. La solución a este problema es, contar con un plano de mayor distancia, aproximadamente un metro. Además, durante la interpretación de datos, fue inconvincente el hecho de no ser tan objetivos en la hipótesis. La posible solución a este problema es tener siempre en cuenta la hipótesis planteada y que esta sea lo más objetiva posible. 15. BIBLIOGRAFÍA Wilson, J., Buffa, A & Lou, B. (2007). Física. México: PEARSON EDUCACIÓN. Hewitt, P. (2007). Física conceptual. PEARSON EDUCACIÓN. Giancoli, D. (2006). México: PEARSON EDUCACIÓN.

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