Práctica 9: Laboratorio virtual de dinámica

Trabajo realizado por Laura Sepúlveda, alumna de 4ºESO del Colegio Base

Esta es una práctica que nada tiene que ver con el laboratorio... de siempre. Esta vez hemos recurrido a una página web para hacer los experimentos y sacar todo lo necesario para hacer este trabajo. Esta página es un laboratorio virtual de dinámica, donde puedes experimentar con todo lo relacionado con el movimiento, es decir, velocidad, posiciones, tiempo,...
Es una práctica interesante y distinta a las demás, y además tiene la ventaja de que los datos que se cojen son totalmente exactos, no hay porcentaje de error alguno, y aunque esto no es del todo bueno porque no estaríamos representando la realidad (en el mundo real hemos aprendido que los datos nunca son los que esperamos al hacer los cálculos matemáticos), resulta mucho más claro y fácil de aprender para un alumno de 4º de ESO como es el caso.

En esta práctica nos proponen una serie de experimentos para estudiar las leyes de Newton, y para ello nos dan unos datos que hay que poner en el laboratorio. Después de ajustarlos todos, sólo hay que observar el resultado y sacar conclusiones.

Éste es el link para que podais acceder al Laboratorio virtual de dinámica:

http://web.educastur.princast.es/ies/juananto/FisyQ/Dinamica/index.htm



PRIMERA LEY. PRINCIPIO DE INERCIA:

La conclusión es que se trata de un MRU, la velocidad se mantiene constante desde que se inicia el movimiento. Esto se debe a que la resultante de las fuerzas es igual a 0, y por tanto no hay ningún cambio.

Problema:

Sobre un cuerpo actúa una fuerza de 5N. ¿Cómo conseguirás que el cuerpo se mueva con velocidad constante de 30 m/s? ¿Y para que lo haga con velocidad de 40 m/s?

- Para que se mueva con V cte. de 30 m/s es necesario que la V incial sea de 30 m/s y que sea aplicándole una fuerza de 5N pero en sentido contrario a la fuerza que está actuando sobre el cuerpo, de modo que la resultante sea 0.
- Para que lo haga con una V cte. de 40 m/s se hace lo mismo que para 30 m/s solo que dándole una V inical de 40 m/s.

SEGUNDA LEY. PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINÁMICA.

La conclusión que se saca es que cuanto mayor sea la masa del objeto, menos se acelerará y la velocidad se incrementará por tanto menos.

Para que el objeto se acelere sólo es necesaria una fuerza que actúe sobre él y en un sentido, aunque con la condición de la masa que acabo de mencionar.

Cuando F y a tiene la misma dirección y sentido, he observado que el objeto se mueve en un sentido determinado (en las abcisas positivas si lo situáramos en un eje de coordenadas) impulsado por una fuerza y velocidad iniciales, y que al aplicarle una fuerza de mayor módulo y sentido contrario el objeto se detiene y regresa, es decir, se mueve hacia la posición 0 del eje de las x con mayor aceleración que al principio.


CUESTIONES:

1) Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza ¿varía su velocidad? ¿De qué dependerá que se mueva con una u otra velocidad?

Su velocidad no varía, permanece constante. Dependerá de la V inicial que se le haya dado al objeto, y de nada más, ya que no actúan fuerzas.

2) ¿Cómo se mueve un cuerpo sobre el cual actúa una única fuerza hacia la derecha? ¿Hay una única respuesta a esta pregunta?

El cuerpo se movería (acelerándose) hacia la derecha, en la misma dirección y sentido que la fuerza.
Puede haber más de una respuesta porque depende de cómo interpretemos lo de " actúa una fuerza hacia la derecha", porque si ponemos el ejemplo del coche y el globo, la fuerza que ejerce el aire va en sentido contrario al movimiento del coche, y entonces la respuesta ya no sería la que he dado.

3) ¿Es posible sustituir la fuerza de la pregunta anterior por una combinación de dos fuerzas que produzcan el mismo efecto?

Sí, siempre que la suma de estas dos fuerzas de como resultado esta primera fuerza (con igual módulo, dirección y sentido)

4) ¿Si un cuerpo tiene una aceleración negativa esto implica que se mueva con movimiento uniformemente decelerado?

Sí, siempre que esta aceleración negativa sea constante. Además, esto implica que en algún momento el móvil pase a estar en reposo, porque al decelerarse su velocidad está disminuyendo, y como es una deceleración constante llegará un momento en el que la V será igual a 0, y entonces el móvil habrá quedado en reposo.

5) ¿Cómo influye la masa en el movimiento de un cuerpo sometido a la acción de las fuerzas?

La masa es inversamente proporcional a la acelaración, lo que significa que a mayor masa, menor aceleración, y viceversa.

6) ¿Cuál es el significado de un signo menos en los datos de distancia al origen?

Signifiacaría que el móvil está situado detrás del observador, ya sea porque esa sea su posición inicial o porque se esté alejando o acercando y en un momento dado se encuentre ahí. Es como si cogiéramos de sistema de referencia el punto (0,0) en el eje de coordenadas (y sólo tuviéramos en cuenta el eje X). El signo menos querría decir que el móvil está en las abcisas negativas.

7) ¿Tiene siempre la fuerza resultante y la aceleración el mismo signo?

Sí, porque es la fuerza resultante la que crea la aceleración del cuerpo, ambas deben tener el mismo sentido y por tanto, el mismo signo.

8) ¿Tienen siempre la velocidad y la aceleración el mismo signo?

No, aunque sólo por un espacio de tiempo limitado. Este sería el caso de un móvil que partiera con una V incial positiva pero con una aceleracón negativa. Esto es posible, aunque siempre llegará un momento en que acaben teniendo el mismo signo. La velocidad siempre tenderá a tener el mismo signo que la aceleración.

9) ¿Existe una única solución para que el objeto llegue justamente al límite del visor que se representa en la pantalla con velocidad cero?

Podrían darse varios casos:
1. Que no se produzca movimiento alguno, es decir, que el objeto esté en la posición (o,o) y permanezca constantemente en reposo.
2. Que se ponga el objeto en una posición inicial negativa y que se le aplique una fuerza positiva y una aceleración negativa para que quede en reposo justo en la posición 0.
3. Lo mismo pero con una posición inicial positiva y una fuerza y aceleración negativas.

Hay bastantes más, en las que ya habría que tener en cuenta la masa y otros factores, con lo que llegamos a la conclusión de que no hay una única solución.