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Un proyecto de aula de la asignatura de Física ING 'K' en la Universidad Nacional de Chimborazo, donde se analiza el movimiento parabólico a través de una catapulta de torsión. El documento incluye una introducción al movimiento parabólico, tipos de movimiento parabólico, el uso de una catapulta como medio de propulsión, y el proceso de realización del proyecto. Se utilizan medidas de ángulos y distancias para determinar la altura, distancia y tiempo de caída del objeto propulsado.
Qué aprenderás
Tipo: Apuntes
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ÍNDICE GENERAL.................................................................................................................II ÍNDICE DE TABLAS............................................................................................................III
ÍNDICE DE FIGURAS v
Demostrar el movimiento parabólico a través de una catapulta de torsión.
Determinar los factores que actúan dentro del movimiento parabólico, aplicando las diferentes fórmulas. Demostrar que los cambios en el ángulo de tiro del movimiento parabólico pueden alterar el alcance máximo. Comprobar con exactitud de los datos obtenidos de forma teórica y experimental.
CAPÍTULO II
2. MARCO TEÓRICO 2.1. MECÁNICA La mecánica es la rama de la Física encargada de estudiar los movimientos y estados de los cuerpos.[ CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.1.1. CINEMÁTICA Estudia los diferentes tipos de movimientos de los cuerpos sin atender las causas que lo producen.[ CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.1.2. DINÁMICA Estudia las causas que originan el movimiento de los cuerpos. 2.1.3. ESTÁTICA analiza las situaciones que posibilitan el equilibrio de los cuerpos, queda comprendida dentro del estudio de la dinámica.[ CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.2. MOVIMIENTO Un cuerpo tiene movimiento cuando cambia su posición a medida que transcurre el tiempo. El movimiento de los cuerpos puede ser en una dimensión o sobre un eje, por ejemplo, el desplazamiento en línea recta de un automóvil o el de un tren; en dos dimensiones o sobre un plano, como el movimiento de la rueda de la fortuna, de un disco fonográfico, el de un avión al despegar o aterrizar, o el de un proyectil cuya trayectoria es curva; en tres dimensiones o en el espacio, como el de un tornillo que al hacerlo girar con un desarmador penetra en la pared.[ CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.3. MOVIMIENTO PARABÓLICO El movimiento parabólico es el movimiento de una partícula o cuerpo rígido describiendo su trayectoria una parábola.
rectilíneo uniformemente acelerado. El tiro parabólico es de dos tipos: horizontal y oblicuo.[CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.5.1. TIRO PARABÓLICO HORIZONTAL Se caracteriza por la trayectoria o camino curvo que sigue un cuerpo al ser lanzado horizontalmente al vacío, resultado de dos movimientos independientes: un movimiento horizontal con velocidad constante y otro vertical, el cual se inicia con una velocidad cero y va aumentando su magnitud en la misma proporción de otro cuerpo que cayera al vacío desde el mismo punto en el mismo instante. La forma de la curva descrita es abierta, simétrica respecto a un eje y con un solo foco, es decir, una parábola. [CITATION Héc14 \l 12298 ] 2.5.2. TIRO PARABÍLICO OBLICUO Se caracteriza por la trayectoria que sigue un cuerpo cuando es lanzado con una velocidad inicial que forma un ángulo con el eje horizontal.[CITATION Héc14 \l 12298 ]
2.6. FÓRMULAS 2.6.1. Altura máxima Es la altura que alcanza un cuerpo en tiro vertical en el instante que se cumple v=0. t = v (^) y 0 g y = v (^) y 0 t −
g t 2 y = v (^) y 0 2 − v (^) y 2 2 g 2.6.2. Tiempo de vuelo Tenemos que el tiempo de vuelo hace referencia al tiempo en que un proyectil tarda de ir desde un punto inicial hasta un punto final. y = y 0 + v y 0 t −
g t 2 t = 2 v y 0 g 2.6.3. Distancia recorrida La distancia recorrida es la distancia que recorre el proyectil desde su posición inicial hasta su posición final, la cual es medida sobre el eje de las x. x 0 = 0 ⋅ ax = 0 ⋅ vx 0
CAPÍTULO III
3. METODOLOGÍA Para poder definir cada una de los componentes que actúan en el tiro parabólico procedemos a realizar los tiros con diferentes ángulos con la catapulta de torsión y posteriormente calcularlos, y así lograr el estudio de este movimiento. 5.1. MATERIALES, HERRAMIENTAS Y EQUIPOS. Tabla No 1 : materiales, herramientas y equipos. MATERIALES HERRAMIENTAS EQUIPOS Madera Flexómetro Taladro Lija Martillo Clavos sierra manual Cuerda Resorte Graduador Tornillos Silicón Pegamento blanco Elaborado por: Autores PROCEDIMIENTO El diseño fue basado en la técnica de observación y plasmado en un bosquejo para la realización de la catapulta de torsión. Los cortes de la madera se realizaron con las siguientes medidas: Una base de 50x39cm. Dos soportes de 40cm de largo, 2cm de ancho y 2cm de grosor. Dos pilares de 24cm de largo, 2cm de ancho y 2cm de grosor. Dos bases laterales de 23.5cm de largo, 2cm de ancho y 3cm de grosor. Una base superior de 23cm de largo,2cm de ancho y 2cm de grosor. Un brazo de lanzamiento de 37cm
Un soporte vertical 27cm Un regulador del ángulo de 14cm Una polea de 6cm Un palillo de madera de 33cm Dos tacos de madera 3,5cm Para la elaboración de nuestra catapulta se toma la base de 50x39 y los dos soportes de 40cm de largo,2cm de ancho y 2cm de grosor , se hace las bases principales para nuestra catapulta ,posteriormente sigue las bases laterales de 23.5cm de largo, 2cm de ancho y 3 cm de grosor, en la base se coloca un regulador de ángulos, para saber a qué Angulo va hacer propulsado nuestro proyectil, después colocamos nuestro medio de propulsión “Brazo”, este es quien le va a dar la fuerza a nuestro proyectil para que llegue a su destino, y por ultimo nuestra cuerda de tensión, este le tensa al “brazo” hasta el grado que el espectador desee. Figura No. 1 Elaborado por: Autores
CAPÍTULO IV
4. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS 4.1. DESARROLLO DEL TRABAJO DE CAMPO. Tabla No 2 pruebas prácticas ALTURA MÁXIMO
Elaborado por: autores Tabla No 3 pruebas teóricas ALCANCE MÁXIMO
Elaborado por: autores
4.2. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se relacionan los resultados obtenidos con respecto a los objetivos planteados. El resultado se discute con los datos del proyecto frente a la teoría que ustedes como investigadores construyeron. La discusión de resultados es esa confrontación entre el marco teórico del anteproyecto de investigación y la construcción realizada durante la ejecución del proyecto de investigación. Se da cuenta del cumplimiento de los objetivos.
CAPÍTULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 5.1. CONCLUSIONES 5.2. RECOMENDACIONES Se recomienda para la elaboración de la catapulta utilizar madera de eucalipto, ya que el cartón prensado es muy liviano y al momento del tiro se rompen las bases. Para el cálculo de los factores que intervienen en el movimiento parabólico en la parte experimental es preciso obtener más de tres datos para llegar al resultado más exacto. Se recomienda realizar el proyecto de investigación con anterioridad para tener el tiempo suficiente de hacer las correcciones pertinentes.
