Práctica 6: Movimiento rectilíneo y ...¿uniforme?

Esta práctica la hemos realizado durante el día 18 de febreo en el laboratorio de física y química. Partimos de un punto en el que conocemos el concepto de velocidad media, pero necesitamos profundizar más en el estudio de este, introduciendo a la vez los vectores y conceptos utilizados con anterioridad( posción, coordenadas cartesianas...)





Los objetivos de esta práctica son primero, el estudio del movimiento rectilíneo uniforme, plantear el principio de inercia, la deducción de la ecuación del MRU y la comprobación de la validez de esta. Tanto los métodos usados como los materiales han sido muy simples: hemos utilizado cosas como plastilina, canicas, metro y nos hemos basado en procedimiento muy simples como son medir y cronometrar. Las conclusiones más interesantes sacadas de este trabajo son principalmente la definición de inercia: Resistencia de los cuerpos para cambiar su estado de reposo o de movimiento sin la intervención de alguna fuerza. También hemos aclarado el concepto de movimiento rectilíneo uniforme introduciendo una fórmula más realista que la que sabiamos hasta el momento.






TRABAJO EXPERIMENTAL




Métodos


-Cronometrar





-Medir distancias




Instrumentos

Metro










Cronómetro










Bolas de acero










Cuña que sirve como rampa

Uso de los instrumentos

Hemos utilizado las bolas como móvil, la cuña como rampa, el metro para medir la distancia entre el inicio del recorrido y el final y el cronómetro para medir el tiempo.





A continuación vamos a describir todo lo que hicimos para llevar a cabo esta práctica, lo primero fue coger todos los instrumentos y disponerlos, la especie de escalímetro la usamos como rampa de inclinación para dejar caer la bola, la plastilina la usamos para marcar las distancias y para sujetar la rampa a la mesa. A partir de ahí lo único que hicimos fue ir tomando distintas distancias e ir cronometrando tiempos






RESULTADOS OBTENIDOS:





Aquí están los datos que apuntamos en el cuaderno, los resultados de todos los experimentos. Para cada distancia (d) que escogimos, tenemos los tiempos (t sub 1, 2 y 3) de las tres veces que dejamos caer las bolas.





BOLA GRANDE:

MEDIDA 1

d = 93cm

t1=81
t2=82
t3=84

MEDIDA 2

d = 71cm

t1=68
t2=63
t3=66

MEDIDA 3

d = 44cm

t1=47
t2=53
t3=40

MEDIDA 4

d = 55cm

t1=56
t2=56
t3=47

MEDIDA 5

d = 35cm

t1=35
t2=34
t3=35



BOLA PEQUEÑA:

MEDIDA 1

d = 44cm

t1=47
t2=50
t3=53

MEDIDA 2

d = 71cm

t1=62
t2=59
t3=66

MEDIDA 3

d = 93cm

t1=91
t2=91
t3=94

MEDIDA 4

d = 55

t1=53
t2=50
t3=47

MEDIDA 5

d = 35cm

t1=44
t2=31
t3=37






Aquí está la gráfica en la que se relaciona la distancia recorrida por cada bola con el correspondiente tiempo que ha tardado en recorrerla. Lo representamos en un eje de coordenadas cartesianas en el que la variable independiente es el tiempo y la dependiente la distancia.















































































La distancia está medida en centímetros y el tiempo en segundos (en las gráficas aparece 10 segs., 20 segs., ... en realidad es 0.10 segs., 0.20 segs.,...). Cada tiempo que aparece en la gráfica es la media de los tres tiempos tomados para cada distancia, es decir:


tiempo medio = (t1+t2+t3) / 3


A partir de estas gráficas se puede sacar la velocidad media que lleva la bola cada vez que es tirada:



BOLA GRANDE: BOLA PEQUEÑA:


MEDIDA 1: 93/82.3 = 1.13 cm/s. MEDIDA 1: 44/50 = 0.88 cm/s.



MEDIDA 2: 71/65.5 = 1.08 cm/s. MEDIDA 2: 71/62.3 = 1.14 cm/s.





MEDIDA 3: 44/46.6 = 0.94 cm/s. MEDIDA 3: 93/92 = 1.01 cm/s.





MEDIDA 4: 55/53 = 1.04 cm/s. MEDIDA 4: 55/50 = 1.1 cm/s.


MEDIDA 5: 35/34.6 = 1.01 cm/s. MEDIDA 5: 35/37.3 = 0.94 cm/s.




Si el tiempo hubiera sido exacto, es decir, con un 0% de error, la velocidad media habría sido en todos los casos la misma, pero es distinta en todos, debido a que el tiempo no fue tomado con exactitud. Sin embargo, una aproximación de la velocidad media total podría ser 1 cm/s.






La conclusión más importante a la que llegamos es que el móvil iba con una determinada inercia y su movimiento era rectilíneo y uniforme (todo lo uniforme que las condiciones en las que hicimos el experimento permitían). Pudimos comprobar que la inercia no está relacionada con la masa de los cuerpos, ya que la masa de las bolas era claramente distinta, y sin embargo ambas iban con una velocidad media parecida en todos los casos, y teniendo en cuenta el rozamiento de las bolas con el aire y la mesa, se demuestra que sin éste la velocidad de ambas bolas habría sido exactamente la misma.





Creemos que hemos alcanzado los objetivos propuestos para esta práctica. Hemos profundizado en los conceptos de velocidad,... y además hemos tenido una demostración física de lo que podría ser el movimiento rectilíneo uniforme, la inercia de los cuerpos,... que nos ayudará a entenderlo mejor.






CUESTIONES:
1- Esta cuestión ha sido respondida con anterioridad en el informe

2- Las gráficas pedidas en este ejercicio ya han sido mostradas a lo largo del trabajo.


Puedes encontrarlas en el apartado de "Resultados Obtenidos".




3- El movimiento obtenido en esta gráfica es un movimiento rectilineo y uniforme( MRU), fenómeno que podemos describir como un movimiento que describe una trayectoria recta y con una velocidad constante, es decir que su aceleración sea nula. Las irregularidades que se han dado se pueden deber a distintos fenómenos como la impresición por nuestra parte al tomar tiempos, medir distancias o al dejar caer la bola. El rozamiento afecta pero es algo que a la velocidad que llevaban las bolas es imperceptible e insignificante.





4- Si la distancia recorrida fuese muy grande llegaría un momento en el que la bola perderia toda su velocidad y se detendría. Esto sería debido al rozamiento, que cuanto mayor sea el tiempo que dejemos correr la bola, o mejor dicho, cuanto mayor sea la distancia que tiene por recorrer la bola, más rozamiento la estará frenando. Si no existiese ese rozamiento, la bola no se detendría jamás (principio de inercia)


5- La inercia se podría definir como la propiedad de la materia por la cual los sistemas físicos no pueden modificar por sí mismos su estado de reposo o de movimiento. El ejemplo más cercano al nuestro ha sido esta práctica ya que si no hubiesemos puesto una barrera física la bola seguiria rodando debido al principio de inercia

PRÁCTICA 5: Un paseo por el cole.

Este es el quinto trabajo de laboratorio que realizamos. A diferencia de los anteriores, trabajaremos la física, y no la química, y el lugar de trabajo y desarrollo de la práctica no se ha llevado a cabo en el laboratorio, si no en el campo de fútbol del polideportivo del Colegio Base.
Comenzaremos sabiendo ya algo de teoría sobre el movimiento y los elementos que en él intervienen, y a partir de esos conocimientos desarrollaremos la práctica.

Con esta práctica nos introducimos en la Física, y por ello hemos empezado con lo más elemental: el movimiento. La práctica ha tratado básicamente de trabajar diversos conceptos que entran en el tema de movimiento, como la distancia, la trayectoria, el desplazamiento,... Para ello hemos bajado al campo de fútbol y hemos ido haciendo un recorrido marcado por el profesor, tomando medidas, y estudiando todo lo que anteriormente habíamos estado trabajando. De esta forma, teniendo una demostración física de todos los conceptos, se nos hace mucho más fácil recordarlos y entenderlos. Esta práctica nos ha servido también para iniciar el tema de los vectores.

Trabajo experimental:

Material:

papel, bolígrafo y nuestras propias piernas

Procedimiento:

En primer lugar, en el laboratorio el profesor de Física nos introdujo en el tema del movimiento (empezó con un experimento muy sencillo y curioso con el cual se podía estudiar la definición y el concepto de sistema de referencia), y estuvimos profundizando todos los conceptos que entran en este tema, fundamentalmente:

-desplazamiento

-trayectoria

-distancia

-posición

-distancia

Como inicio de la práctica nos dibujó un simple plano del campo de fútbol y trazó un recorrido a lo largo del mismo que nosotros mismos deberíamos recorrer.

Aquí fue cuando aplicamos parte la teoría, es decir, algunos de los conceptos vistos:

Determinamos cinco puntos privilegiados (A, B, C Y D, tomando como sistema de referencia el punto A, el centro del campo) , el desplazamiento y la trayectoria a seguir. Después comenzó la veradera práctica. Recorrimos la trayectoria indicada y tomamos las medidas necesarias para luego calcular numéricamente las cuatro magnitudes más importantes utilizando como unidad de medida un paso nuestro. Como la longitud de un paso es distinta para cada alumno, el nº de pasos finales de un segmento es distinto para cada uno, pero proporcional con respecto al conjunto.

Las medidas tomadas fueron:

Ahora voy a indicar el recorrido más específicamente:

Caminamos partiendo del punto A. El primer paso fue ir hasta el punto B, luego de B a C, de C a D, de D a E y por último de E a A. Como se puede observar se vuelve al mismo sitio del que se partió, lo que llevará a una conclusión bastante importante.

Sin embargo, no hemos recorrido esas distancias de un punto a otro siguiendo el camino más corto (si uno se fija en el esquema de arriba se da cuenta de que este camino está marcado por vectores que determinan el desplazamiento), si no que hemos seguido otro recorrido (la trayectoria)
Las medidas que marcan la longitud de las distintos segmentos que forman la trayectoria es aproximada, y es muy probable de que haya un argen de error relativamente grande, sin embargo al hacer los cálculos concuerda bastante.

Resultados obtenidos:

He hallado calculando numéricamente las cuatro magnitudes anteriormente mencionadas:

Desplazamiento

El desplazamiento total realizado es nulo, ya que si restamos la posición final de la posición inicial nos queda 0: (pos. final)A-(pos.inicial)A= 0

Trayectoria

Suma de todos los pasos dados siguiendo la trayectoria (desde el punto A, seguir la línea azul discontinua):

11+24+20+48+20+27+6+2= 158 pasos.

Posición

Para hallar la posición (que es distinta para cada punto que escojamos) habría que inventarse un eje cartesiano. El campo de fútbol es el plano, y yo voy a escoger el punto A (sistema de referencia y centro del campo) como punto (0,0). y a partir de ahí aparece el eje de las x y de las y. También he decidido que la unidad sea uno de mis pasos. Así que para hallar la posición de un punto sól hay que comprobar en el dibujo de arriba cuantos pasos se avanzan en las x y cuantos en las y.

Ejemplo:

Distancia:

Si tomamos como punto de referencia el punto A, entonces la distancia se expresaría como el valor numérico del vector que va de un punto a otro.

Conclusiones:

Creo que han sido alcanzados todos los objetivos propuestos al principio: hemos trabajado y repasado estos conceptos físicos y a la vez hemos conseguido entenderlos mejor, al haberlos "aplicado" a la realidad. Esta práctica ha sido mucho más sencilla y llevadera que las anteriores, ya que se ha trabajado la física, que son cosas que tenemos más presentes en el día a día que la química. Esto es porque son hechos y sucesos que podemos ver, sentir,... y por lo tanto investigar más cómodamente. No hay más que ver los utensilios que hemos tenido que usar para hacer esta práctica.

Para hacer este trabajo le he hechado un ojo a los apuntes de clase que teníamos sobre el tema, a algunos trabajos de los compañeros para ver cómo habían descrito lo del campo de fútbol, y a alguna que otra página de Internet para sacar fotografías e investigar un poco sobre el tema.

CUESTIONES:

1) Describe todo el proceso seguido durante la práctica. En función de lo observado, describe:

Sistema de referencia: Coordenadas que sirven para que un observador sitúe un objeto en el espacio, dicho de otra forma, es el lugar que elige un observador para observar la dinámica o el movimiento de un objeto.

Trayectoria: Conjunto de puntos consecutivos por los que pasa un objeto en movimiento, es decir, el recorrido que hace un objeto desde que entra en movimiento hasta que se para.+

Desplazamiento: Distancia que hay desde el punto de salida de un objeto que entra en movimiento al punto en el que deja de moverse.

Posición: Es el punto del espacio en el que se encuentra un objeto. Se suele representar mediante coordenadas.

Distancia: Es una magnitud escalar que mide numéricamente la relación de proximidad(?) entre un objeto y otro.

2) Realiza un gráfico para cada uno de los puestos señalados dibujando la posición desde nuestro SR, la trayectoria seguida hasta llegar a él y el desplazamiento.

Este gráfico aparece en este trabajo. Es el primero de todos, se encuentra en el apartado de TRABAJO EXPERIMENTAL.

3)Realiza una tabla en la que figure la posición, la distancia recorrida, el desplazamiento y su módulo de cada puesto. ¿Coincide el desplazamiento con la distancia recorrida en cada caso?

Razona la respuesta.

Aunque no en formato de tabla, se pueden ver claramente todos esos elementos en cualquiera de los gráficos expuestos en el trabajo.

El desplazamiento sólo coincide con la distancia recorrida en los vectores AB y CD:

Práctica 5: Un paseo por el cole

Introducción

Esta práctica la hemos realizado en el laboratorio de Física y Química del Colegio Base, el curso de 4 º ESO A para introducir la Física de este curso y comenzar el tema de los vectores y el movimiento. Esta práctica ha sido realizada durante una tarde y utilizamos el patio como campo de práctica.

Resumen

Al llegar al laboratorio lo primero que nos propuso el profesor un pequeño experimento: debíamos taparnos el ojo derecho y con el pulgar de la mano derecha tapar un dibujo que había en la pizarra, después teníamos que cambiar y guiñar el otro ojo sin cambiar el dedo de posición e ir alternando, con esta cosa que parece una tonteria nos dimos cuenta en que muchas cosas son relativa y que dependen de algo, en el caso de la física el Sistema de Referencia, concepto que definiré más adelante. El profesor nos explicó más o menos en que consistía la práctica y pasamos a la acción.

Trabajo experimental

Los instrumentos que hemos utilizado para llevar a cabo esta práctica son muy sencillos y fáciles de conseguir, las piernas para poder medir, papel y boli para apuntar, y unos conceptos básicos.

Hemos explicado los conceptos de desplazamiento, trayectoria, paralaje, posición, sistema de referencia y distancia antes de comenzar con el trabajo experimental. Este ha consistido en fijar un circuito alrededor del patio, en torno a un sistema de referencia centralizado. Una vez conocido el circuito lo que había que hacer era cada uno con sus pasos medir la trayectoria. Después de haber tomado los datos debíamos asegurarnos de que tenían lógica y que estaban bien tomados.

Resultados

He realizado un pequeño esquema en paint del círcuito que hemos utilizado señalando en rojo la trayectoria, y en azul el desplazamiento. Nuestro sistema de referencia está centralizado en torno al punto A( centro del campo), de ese punto al punto B hay una distancia de 10 pasos, del B al C 43 pasos, de este al D hay 46 y del D al último, E hay 45, pero el circuito no terminaba en E había que hacer media circunferencia y volver al centro para terminar en A, eso nos da una distancia de 8 pasos. Si restamos el punto final del punto inicial que en realidad nuestro desplazamiento es 0 ya que empezamos y terminamos en el mismo punto. Lo que hay que decir es que esta práctica es algo inecsacta ya que cada uno tomó sus propios pasos y sabemos que los resultados no serán los mismos.

Conclusiones

La primera cosa que debo decir que con una práctica que es muy simple( se podría pensar que rídicula) se han aprendido muchos conceptos similares pero con diferencias en el campo de la física del movimiento. Los principales conceptos adquiridos son estos: el relativismo, la percepción de nuestro entorno cambia si cambiamos el sistema de referencia, la "fórmula" para hallar el desplazamiento total, coordenadas finales menos coordendas iniciales, y por último hemos aprendido a distuingir conceptos como trayectoria, desplazamiento, posición y distancia que poseen sutiles diferencias que no son fáciles de notar. También se han aprendido cosas nuevas como la paralaje o se ha repasado conceptos como vectores que es de años anterirores.

Cuestiones

1- Trayectoria:Curso o dirección que sigue alguien o algo al desplazarse es una línea descrita en el espacio por un punto en movimiento.

Desplazamiento:Movimiento de un lugar a otro, traslado. Se halla restando a las coordenadas finales las iniciales.

Posición:Punto del espacio físico a partir del cual es posible conocer donde se encuentra geométricamente un objeto.

Distancia:Magnitud escalar que mide la lejanía o proximidad entre dos posiciones.

Sistema de referencia:Conjunto de convenciones usadas por un obsevador para poder medir la posción y otras magnitudes físicas de un objeto.

2- Mi gráfico esta incluido en la parte de resultados.

3- Posición=P Distancia recorrida=Dr Desplazamiento=D Módulo=M

Punto A: 0,0 P,0 DR,0 D y 0 M.

Punto B: 0,10 P,0,10 DR,0,10 D, 0,10 M

Punto C:-23,-10 P, 23,20 DR, -23,-10 D, 30.4 M

Punto D:23,-10 P, 46,0 DR,0,-20 D, 46,0 M

4-

Este es el mismo gráfico pero tomando las posiciones 2,3,4 respectivamente como Sistema de Referencia.

Bibliografía

Para hacer esta práctica me he ayudado de las instrucciones del cuadernillo y para la teoría he utilizado páginas de ciencia y páginas del tipo Wikipedia o similares.