Laboratorio 1 Física "Movimiento Rectilineo Uniforme"

Laboratorio N°1 Física: "Movimiento Rectilineo Uniforme"

Alumno: Juan Francisco Mendoza Martínez

Competencia: Trabajo en Equipo

Palabras clave: Robot, posición, distancia

Descripción de la actividad:

- Dado lo aprendido en clases con respecto a la materia de Movimiento Rectilíneo Uniforme, el cual nos demuestra de cómo funcionan las cosas en donde vivimos. Ahora la materia se debe aplicar en este a los Robot NXT Lego, código del robot y robot serán proporcionados por el profesor para poder calcular lo solicitado en el actividad que se dio en la guía. 

 Objetivos del grupo

Para este trabajo, nuestro grupo siempre se propone metas, de las cuales son:

-  Un buen trabajo en equipo, a través de la organización.
-  En laboratorio determinaremos la relación velocidad – tiempo con el Robot Lego.
- Calcular la distancia que se verá en dos robots, que se están moviendo en la misma dirección.

Herramientas

 
- El movimiento rectilíneo uniforme, se realiza en una línea recta. Posee una velocidad constante la cual implica magnitud y dirección constante. Además este recorre espacios iguales y tiempos iguales (Según Galileo Galilei).
En el laboratorio aplicaremos formulas para poder obtener algunos datos. Las cuales serian:    - El de la velocidad: Velocidad = distancia / tiempo 

- Para calcular la posición según el tiempo del movimiento rectilíneo acelerado que es: x(t)=  ½*t^2+v0*t+xo

Planes de acción

Para realizar lo solicitado en el laboratorio fue necesario de: 

- Materia de física (Movimiento Rectilíneo Uniforme)
- Robot Lego NXT (que debió estar construido con el sensor de LUZ)
- Huincha de medir
- Cinta adhesiva negra
- Computador ó Notebook
- Calculadora

Actividades:

Actividad número 1:
Para poder desarrollar esta actividad, es necesario ocupar la mesa que se encuentra disponible en el laboratorio de robótica, la cual está lista para usar.

Vista aérea de la mesa en donde se realizará esta actividad. Donde el robot debía recorrer por encima de las cintas para determinar los segundos en que se demoraba por la distancia que había entre cada cinta.

Aquí debimos desarrollar tres actividades, que a través de este robot debíamos experimentar con la materia de física aplicada en clases. El código para que funcionara el robot fue puesto a disposición del profesor.

    A) Como se observa en la tabla, estos son los datos que hemos recogido en el laboratorio, que corresponden al tiempo (en segundos) y la posición (en metros) del robot en su recorrido. Con ayuda de Excel hemos podido determinar su grafica y su función correspondiente.

 

Respuesta: Esta posee forma parabólica, ya que como la aceleración es constante, la posición con respecto al tiempo sube de forma ascendente. También se puede reconocer automáticamente su forma de parábola por la formula, ya que la variable x esta elevada al cuadrado, lo que implica la forma anteriormente mencionada.

Tiempo(s) Posición(m) 

    0                 0 

    4,079       0,395 

    6,71         0,821 

    8,179       1,122 

    9,114       1,337 

    10,452     1,699

B) Mediante la actividad anterior, pudimos determinar la función de posición/tiempo que es la siguiente:

Con la cual podemos extraer fácilmente la aceleración y la velocidad inicial con la que inicia su movimiento:

A=0,021 [m/s^2]
V0=0,0512[m/s]

Ya que la función dada por Excel está dada por la formula de posición según tiempo del Movimiento rectilíneo uniforme acelerado que es:
x(t)= ½*t^2+v0*t+xo

Para determinar lo pedido, solo hay que multiplicar por dos (por el ½) el 0,0105 para hallar la aceleración (dado que es constante) y la velocidad solo la extraemos.

C) Según los datos de la actividad B podemos crear una tabla de datos tiempo/velocidad a partir de la formula:

                                                    v(t)=a*t+v0

a y v0 ya los tenemos por la actividad 2, ahora solo queda reemplazar los tiempos registrados en la ecuación, y tendremos la siguiente tabla para graficar:

Tiempo(s) Velocidad (m/s) 

     0                  0 

   4,079          0,136859  

   6,71            0,19211  

   8,179          0,222959  

   9,114          0,242594 

 10,452          0,270692

Respuesta: El grafico según la tabla de datos muestra una recta, que se explica por el cambio de velocidad en el tiempo y además se puede deducir su grafica por la función, ya que no presente formas cuadradas y cubicas que hacen referencia a parábolas y elipses.

Actividad número 2:
Nuestro robot, provisto del programa MRUA y el de nuestros compañeros que poseen el robot que tiene el programa MRU, realizaremos el experimento de encuentro para determinar la posición y el tiempo que tardaran en toparse.

Imagen de cómo sería el encuentro de dos robots.

Para poder realizar esta actividad hemos tomado una nueva muestra de datos:

Tiempo(s) Posición(m) 

      0              0 

   5,484       0,395 

   8,178       0,821 

 10,478       1,122 

 11,588       1,337

Respuesta: Para obtener los datos del encuentro debemos igualar las funciones de ambos robot, para esto nuestros compañeros nos facilitaron sus datos del robot MRU, que es la siguiente función:

X(t)=0,91*t+0;

Con esto, podemos calcular, el tiempo y la distancia, tan solo igualándolas:
0,0108t^2+0.0416t-2,5=0,191t+0

Sumando y despejando, tenemos:
0.0108t^2+0.2326t-2.5=0

Esta es una es una ecuación de segundo grado, por ende necesitamos trasladar la función al modelo de resolución de dichas ecuaciones. Traspasando queda:

Resolviendo, tenemos dos soluciones:

X1: 7.8713
X2: -29.4083

Nuestro objetivo es saber el tiempo y la distancia de choque, por ende no nos sirve la segunda raíz, ya que el tiempo no puede ser negativo. Luego para finalizar reemplazamos nuestra primera raíz en cualquiera de las 2 primeras funciones.

0.0108*7.8713^2+0.0416*7.8713-2.5= -1.5034

Este resultado quiere decir que se encuentran un metro y medio (negativo por el sistema de referencia del robot MRUA) aproximadamente en 7.8 segundos.

Demostración Experimental:

- Junto al profesor se pudo realizar la actividad número dos, la cual era para determinar el tiempo de encuentro de los dos robots, dado que esta actividad fue realizada en el piso del laboratorio.


Conclusión

- Se pudo constatar a través de la utilización de Robots Lego NXT, la velocidad en relación a la potencia que se disponía del código de fuente. Posteriormente el graficar los datos de velocidad, tiempo, posición apreciamos que forma tenía el grafico, ya sea una elipse o una recta. Para poder graficar los datos utilizamos el Excel, dado que este posee las herramientas necesarias para poder hacerlo.
Los contenidos que se implementaron fueron los que fueron explicados por el profesor en la clase, gracias a ellos este trabajo pudo obtener resultados positivos para el grupo en general, dado que estos laboratorios sirven para saber más de cerca como es la física y en este caso el movimiento rectilíneo uniforme con Robots.

Reflexión:

-  El grupo obtuvo provechosos resultados como es el aprendizaje a través de este experimento y el trabajo en equipo que pudo llegar a buen destino. Como también la materia aplicada en este laboratorio más el segundo laboratorio sirvieron para la prueba final de física, que correspondia a una nota al ramo de Proyecto Robótica.