Experimento Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), (gota agua en el aceite)

Materia: aceite, agua, tubo de ensayo o botella de plástico, cronómetro.

1. Utilizando una regla y un plumón, realiza seis marcas en la probeta de 1 L con una separación de 3 cm entre ellas (puedes pegar una tira de cinta adhesiva blanca sobre la probeta y escribir las marcas sobre ella); coloca el primer valor (0 cm) tres centímetros por debajo del borde superior de la probeta, y luego marca a los 3, 6, 9, 12 y 15 cm, buscando el fondo de la probeta (Fig.

1). Si en tu centro escolar no cuentan con probetas de 100 mL, puedes utilizar una botella plástica de 100 mL (por ejemplo las que vienen con agua purificada).

2. Auxiliándote de un embudo llena la probeta con aceite comestible, de manera que se sobrepase apreciablemente la marca de 0 cm (Fig. 1).

3. Con la ayuda de un gotero debes echar una gota de agua en el aceite. Para ello, succiona un poco de agua con el gotero, y luego introduce la punta del gotero en la superficie del aceite y deja caer una gota de agua (Fig. 2).

4. Cuando la gota de agua llegue al nivel de 0 cm, mide con el cronómetro el tiempo que tarda en llegar a la marca de 3 cm (Fig. 3), luego a las de 6, 9, 12 y 15 cm, respectivamente.

5. Repite el procedimiento de los pasos 3 y 4 dos veces más, y anota los datos en la Tabla 1.

6. Para cada distancia debes obtener el promedio de las tres mediciones de tiempo que efectuaste.

Tabla 1. Valores de tiempo medidos para el desplazamiento de la gota de agua a 3, 6, 9, 12 y 15 cm.

Experimento Movimiento Rectilineo Uniforme (MRU) con dominó

FUNDAMENTO TEÓRICO del movimiento rectilineo uniforme MRU

El tipo más sencillo de movimiento que puede experimentar un objeto es el movimiento uniforme en línea recta. Si el cuerpo recorre las mismas distancias en cada unidad sucesiva de tiempo, se dice que se mueve con rapidez constante. Por ejemplo, si un auto recorre 10 m de carretera por cada segundo transcurrido, se dice que tiene una rapidez constante de 10 m/s.

Se denomina Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) a aquél cuya trayectoria es una línea recta y cuya velocidad es constante, por tanto, la aceleración es cero.

El Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU) se caracteriza por realizarse en una sola dirección y porque su velocidad permanece constante; esto implica que la magnitud, sentido y dirección del movimiento permanecen inalterables.

De acuerdo a la Primera Ley de Newton, todo cuerpo permanece en reposo o en Movimiento Rectilíneo Uniforme cuando no hay una fuerza neta que actúe sobre él. Este es un planteamiento ideal, ya que siempre existen fuerzas que tienden a alterar el movimiento de los cuerpos.

El movimiento de un cuerpo o partícula se describe según los valores de su rapidez, velocidad y aceleración, así como los de su trayectoria. Es importante tener claro cada uno de estos conceptos para comprender la cinemática de los diferentes tipos de movimiento.

En el MRU se realizan desplazamientos iguales en intervalos de tiempos iguales, ya que no hay aceleración.

La ecuación para calcular la velocidad de un cuerpo en el MRU es la misma que se utiliza para determinar la rapidez, la cual relaciona la distancia recorrida entre el tiempo en que la recorre.

La posición en cualquier tiempo se expresa mediante la Ecuación 2, donde es la velocidad, la cual es constante, y es la posición inicial

POSIBLES OBSERVACIONES

 Si sólo se deja caer la gota de agua sobre el aceite contenido en el interior de la probeta sin

introducir la punta del gotero en el aceite, es probable que la gota de agua quede sobre la superficie, lo cual puede suceder debido a la tensión superficial del aceite; si esto sucede, se debe romper dicha tensión con la punta del gotero, pero sin impulsar la gota de agua.

· Cuando se vierte el aceite dentro de la probeta o de la botella plástica se recomienda hacerlo despacio y por los bordes del recipiente (se puede usar un embudo), para que no se generen muchas burbujas de aire dentro del aceite; si aun teniendo cuidado se generan burbujas, se debe esperar a que éstas desaparezcan para que no interfieran en la trayectoria de la gota de agua.

· Si bien es cierto que el agua y el aceite no se mezclan, es muy importante tener claro que eso se debe al diferente tipo de enlace, lo cual es una propiedad química: el agua posee enlace covalente polar, mientras que el aceite es covalente no polar, por tanto no se mezclan. La densidad, una propiedad física, es la que determina qué sustancia queda por encima de la otra; para el caso, la densidad del agua es mayor que la del aceite, por tanto, al estar en un mismo recipiente, el agua se irá hacia el fondo y el aceite quedará encima.

· Probablemente tus estudiantes te preguntarán por qué no se ven ejemplos muy claros que correspondan perfectamente a MRU en la vida cotidiana. En realidad puede haber varias causas, siendo la principal el hecho de que cada vez que hay un movimiento sobre una superficie (una calle, por ejemplo), o en un fluido (por ejemplo, aire), surge un impedimento al movimiento, que es la fuerza de fricción. Por lo tanto, cada vez que un cuerpo se mueva actuará sobre él una fuerza que lo irá frenando (disminuyendo su velocidad), y debido a ese efecto no se moverá con MRU. Por ejemplo, para que un automóvil que se desplaza sobre una carretera lo haga en MRU, se tienen que dar algunas condiciones ideales, entre ellas: que efectivamente se mueva en línea recta, lo

que significa que el conductor no debe mover el volante por motivo alguno; el camino debe ser perfectamente plano y recto; el conductor no deberá frenar ni acelerar más que lo justo para contrarrestar el efecto de la fuerza de fricción. Estas y otras condiciones dificultan la ocurrencia del MRU.

· En el caso de un fluido se facilita un poco más el MRU. Por ejemplo, una gota de lluvia en sus últimos metros de caída cae con MRU, siempre que no haya viento que modifique su desplazamiento. Un objeto que cae sobre un líquido, luego de entrar al líquido, va a frenarse hasta alcanzar una velocidad constante que la mantendrá hasta llegar al fondo, siempre y cuando no haya turbulencia en el líquido.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

A continuación se presenta la Tabla 1 con valores hipotéticos de tiempo. Se ha dispuesto realizar las mediciones del tiempo por triplicado para obtener luego un promedio, cuyo valor es estadísticamente más representativo.

Tabla 1. Valores de tiempo medidos para el desplazamiento de la gota de agua a 3, 6, 9, 12 y 15 cm