Física (también "Fundamentos Físicos de la Ingeniería", "Mecánica").

Carril cinemático

José Antonio Gómez Tejedor

Introducción

Se dispone de un carril cinemático, sobre el cual se desplaza una deslizadera. Dicha deslizadera se mueve de acuerdo a diferentes tipos de movimientos, seleccionables mediante el menú desplegable que aparece en la parte superior izquierda.

Se dispone además de dos detectores. Cuando la deslizadera pasa por el primer detector comienza a contar el cronómetro, y cuando pasa por el segundo se detiene. De esta forma, se puede determinar el tiempo que tarda la deslizadera en pasar entre los dos detectores

Objetivos

* Estudio de diferentes tipos de movimiento rectilíneo.

* Determinación de los parámetros característicos de dichos movimientos: velocidad inicial, aceleración, …

Instrucciones

 


1. Selecciona el tipo de movimiento deseado, mediante el menú desplegable de la parte superior izquierda. Los tipos de movimiento que se pueden estudiar son:

        1. Movimiento rectilíneo uniforme (con velocidad constante).
        2. Movimiento rectilíneo uniforme acelerado, con velocidad inicial cero y aceleración a.
        3. Movimiento rectilíneo uniforme acelerado, con velocidad inicial, y aceleración a positiva.
        4. Movimiento rectilíneo uniforme acelerado, con velocidad inicial, y aceleración negativa.   
        5. Movimiento en el que el producto de la velocidad y la posición es constante.
        6. Movimiento con una aceleración proporcional a la velocidad al cuadrado.
        7. Movimiento con una aceleración proporcional a la velocidad.

2. Coloca el primer detector en la posición inicial (0 cm).
3. Coloca el segundo detector en la posición deseada. Pula el botón play , con lo cual la deslizadera empieza a moverse.
4. Toma nota de la distancia recorrida y el tiempo empleado en hacerlo.
5. Repite el procedimiento tantas veces como sea necesario. Para ello pulsa el botón Reset  para que la deslizadera vuelva a la posición inicial.

Ejemplo

Se dispone de un carril cinemático, sobre el cual se desplaza una deslizadera. Dicha deslizadera se mueve de acuerdo a diferentes tipos de movimientos, seleccionables por el estudiante mediante un menú desplegable. Se dispone además de dos detectores. Cuando la deslizadera pasa por el primer detector comienza a contar el cronómetro, y se detiene al pasar por el segundo. De esta forma, el estudiante debe de colocar los detectores entre diferentes posiciones para obtener datos de la distancia recorrida en función del tiempo. La representación gráfica, y posterior análisis de dichos datos, permite al estudiante obtener los parámetros característicos del movimiento.

Los diferentes tipos de movimientos que se pueden simular son:

1,2,3,4) Movimiento rectilíneo uniforme (con velocidad constante), rectilíneo uniforme acelerado, con o sin velocidad inicial y aceleración a positiva o negativa:


   
5)  Movimiento en el que el producto de la velocidad y la posición es constante:


   
6) Movimiento con aceleración proporcional a la velocidad al cuadrado, a=-Kv²:

   
7) Movimiento con una aceleración proporcional a la velocidad, a=-Kv:



  
En las ecuaciones anteriores x₀ es la posición inicial, y v₀ es la velocidad inicial.

En el ejemplo de la figura anterior, se ha escogido el movimiento 1 (movimiento rectilíneo uniforme, sin aceleración). Dado que la deslizadera tarda 5,17 s en recorrer 50 cm, la velocidad viene dada por: v=50/5,17=9,67 cm/s.

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