PRÁCTICA 9. LABORATORIO VIRTUAL DE DINÁMICA

INTRODUCCION

Esta Práctica la he realizado mediante el laboratorio virtual de Dinámica integrado en el recurso educativo: Dinámica. Leyes de Newton desarrollado por el IES Juan A. Suanzes. Este laboratorio te permite experimentar por ti mismo y sin necesidad de ningun material, las leyes de Newton, ya que puedes observar todo lo relacionado con la dinámica en un móvil, cambiando su masa, velocidad, posición y fuerzas.

CONCLUSIONES

1-PRINCIPIO DE LA INERCIA

Según se puede observar en las gráficas a), b) y c), la velocidad es constante. En a) porque no se aplica ninguna fuerza sobre el objeto (principio de la inercia) y por lo tanto continua con la velocidad inicial que llevaba; y en b) y c) porque aunque sí que hay fuerzas actuando sobre el cuerpo, se contrarrestan y se anulan al tener el mismo módulo y dirección pero sentido contrario.
Si sobre un cuerpo actua una fuerza de 5N conseguiremos que se mueva a una velocidad constante de 30 m/s si su velocidad inicial era esta y además actua sobre el cuerpo otra fuerza que lo anule, es decir, una fuerza de -5N. Y para que lo haga con una velocidad de 40 m/s solamente habría que cambiar la Vo, en vez de 30 m/s , 40m/s.
2-PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE DINÁMICA

Según los experimentos realizados he llegado a la conclusión de que masa y aceleración son inversamente proporcionales, a mayor masa, menor es la aceleración y viceversa.

CUESTIONES

1- Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza no varía su velocidad (como dice la primera ley de Newton). Que se mueva con una u otra velocidad depende de la velocidad inicial que el móvil llevaba.

2- Si sobre un cuerpo actúa una única fuerza hacia la derecha, este se mueve acelerándose uniformemente hacia la derecha.

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 ambas sea igual a la fuerza de la pregunta anterior, es decir, si la única fuerza que actúa sobre objeto es de 3N (hacia la derecha) se mueve con la misma aceleración que si actúan dos fuerzas sobre él, una de -2N (hacia la izquierda) y otra de 5N (hacia la derecha): 5-2=3

4- Si un cuerpo tiene una aceleración negativa eso implica que se mueve con movimiento uniformemente decelerado en el caso de que se este moviendo, ya que sobre él actúa una fuerza en sentido contrario a su velocidad que hace que se frene. Si el objeto se encontraba en reposo entonces comenzará a moverse hacia detrás, con una aceleración negativa, que no hace que el móvil se frene, sino que acelere.

5- La masa influye notablemente en el movimiento de un cuerpo sometido a fuerzas, de hecho, como ya he dicho antes, es inversamente proporcional a la aceleración que éste lleve.

6- Un signo menos en los datos de distancia al origen (s) quiere decir que el cuerpo se sitúa por detrás del observador, bien porque esa es su posición inicial, o bien porque una fuerza negativa ha actuado o está actuando sobre él y hace que su posición sea negativa según tu sistema de referecia.

7- La fuerza resultante y la aceleración tienen que tener el mismo signo ya que la fuerza resultante es la que le da la aceleración al cuerpo, es decir, si la resultante es positiva, la aceleración tiene que ser positiva y si la resultante es negativa, la aceleración tiene que ser negativa.

8- La velocidad y la aceleración no siempre tienen que tener el mismo signo. Es cierto que tarde o temprano, en el estudio de un cuerpo lo tendrán pero puede haber tramos en que no la tengan, por ejemplo, si la velocidad inicial es de 30 m/s y la aceleración es de -10m/s habrá un tiempo, (3 s) en el que la velocidad sea positiva y la aceleración negativa.

9- Sí, que el cuerpo lleve una velocidad inicial positiva (Xo>0) y una aceleración negativa, que haga que el objeto se frene por completo justamente al límite del visor. Creo que esa es la única solución para que esto pase.

PRÁCTICA 9: Laboratorio virtual de dinámica

Introducción:

Esta practica la he realizado utilizando una pagina web de un laboratorio virtual en el que te puedes generar tus propios problemas de dinámica modificando la masa, la velocidad inicial, la posición inicial y las fuerzas que quieres aplicar.

Conclusiones de las gráficas:




De las gráficas de la primera ley de Newton (principio de la inercia); se obtiene la conclusión de que si no se le aplica ninguna fuerza a un objeto con una velocidad constante, este va a seguir igual (como es el caso de a); o en el caso de b, c y d si las fuerzas son de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario y se aplican sobre el mismo cuerpo, las fuerzas se anulan dejando así la misma velocidad constante.


De las gráficas de la segunda ley de Newton (principio fundamental de la dinámica); he llegado a la conclusión de que a mayor masa menor es la aceleración que produce la misma fuerza (como se puede ver en las gráficas a, b y c del punto 1)

Cuestiones:

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

No. Si un cuerpo esta en reposo, seguirá en reposo hasta que una fuerza actúe sobre él. Si un cuerpo se esta moviendo con velocidad constante seguirá moviéndose si no actúa alguna fuerza sobre él. La velocidad será constante en cualquier caso así que la velocidad dependerá de la velocidad que lleve desde el principio.

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

Se moverá con una aceleración positiva si la fuerza es positiva e iría hacia la derecha pero en el caso de que la fuerza fuese negativa la aceleración seria negativa e iría hacia la izquierda.

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

Si siempre que las fuerzas: tuviesen el mismo sentido (derecha, sentido positivo; izquierda sentido negativo), o dos que fuesen de sentido opuesto pero que no tengan el mismo módulo.

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

Si, eso significaría que alguna fuerza negativa esta actuando sobre él de forma constante.

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

Si la masa es mayor la fuerza provoca menos aceleración que sobre un cuerpo de menor masa

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

Que necesariamente una fuerza negativa a actuado sobre el provocando una deceleración o que su posición inicial es negativa según tu sistema de referencia.

7- ¿Tienen siempre la fuerza resultante y la aceleración el mismo signo?

Si. La fuerza resultante y la aceleración tienen que tener el mismo signo debido a que la fuerza es la que provoca el cambio de movimiento (aceleración)

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

Si. Aunque un cuerpo tenga una aceleración negativa pero una velocidad inicial positiva, al cabo de un tiempo la velocidad y la aceleración tendrán el mismo signo.

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

No. Una de la soluciones seria que el objeto tuviese una velocidad inicial positiva pero con una deceleración y que justo en el momento del limite del visor la velocidad se pare para que la velocidad cambien de positivo a negativo.

ERATÓSTENES. CÁLCULO DEL RADIO DE LA TIERRA

Hace unos meses, el 26 de marzo de este año, hicimos en el colegio Base lo mismo que hizo en su día Eratóstenes: hallar la longitud de la Tierra y así poder conocer su radio.
Para empezar deberíamos conocer cómo lo hizo Eratóstenes hace unos 2.200 años, y para ello este vídeo nos lo explica muy bien:


Como podréis haber visto, es impresionante como hace tantos años y con tan pocos recursos Eratóstenes fue capaz de acercarse tanto a la medida exacta de la longitud de la Tierra.
Nuestro proceso fue parecido y para ello necesitamos el siguiente material:


-Papel Kraft




-Brújula



-Rotulador



-Reloj


-Gnomon



-Metro




Lo que hicimos fue lo siguiente:

Primero nos colocamos por grupos (unos diez grupos) en el patio del colegio y cortamos para cada grupo un trozo de papel kraft. Orientamos este papel al Norte y nos aseguramos de que el suelo no estuviese inclinado. Después colocamos un recogedor (nuestro gnomon) en el extremo del papel, lo medimos y apuntamos su medida. Entonces, solo nos queda marcar cada 5 minutos durante dos horas y media un punto en el extremo de la sombra del gnomon sobre el papel. Así, uniendo los puntos se supone que saldría una curva, pero debido a las imperfecciones, a casi nadie le salió algo parecido. Otra cosa importante es que realizamos el experimento de manera que coincidiese con el mediodía, para así poder observar la curva más detalladamente, y por eso lo realizamos de 11:30 a 14:00 del mediodía.

Finalmente el colegio envió nuestros datos a la página web que organizaba el experimento para así poder medir el radio de la Tierra.
Este vídeo nos sirvió para realizar el experimento ya que lo hace explicando muy bien el procedimiento:





Cálculos para hallar el radio terrestre:

1- Lo primero fue encontrar un colegio cerca del meridiano 40, por eso escogimos un colegio de Santander que se llamaba IES José Mª Pereda.

2- Restamos el ángulo del Sol de nuestro colegio con el del colegio de Santander: 51.1-48.4=2.7 grados

3-Con el google earth medimos la distancia entre los dos colegios: 328.45 kilómetros

4- Hicimos exactamente la misma regla de tres que hizo Eratóstenes: Diferencia angular es a la distancia entre los colegios como 360 grados (grados de una circunferencia) es a X.
Después de resolver esta regla de tres nos da que X= 43793,33 kilómetros; pero esa distancia es la longitud de la tierra y como estamos intentando averiguar el radio, lo dividimos entre dos pi y nos da 6973,46 kilómetros.

PRACTICA 8: LEYES DE NEWTON

CUESTIONES:

1)

- La primera ley de Newton o también conocida como el principio de la inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza, este permanecerá indefinidamente moviendose en linea recta y con velocidad constante (MRU) o en el caso de que este en reposo, seguirá en reposo salvo que alguna fuerza actué sobre él. De ahí viene el significado personal. "si no lo tocas no cambia"
La fuerza resultante tiene que ser cero.

- La segunda ley de Newton o también conocida como el principio fundamental de la dinámica; según la primera ley de Newton para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista una fuerza. La segunda ley de Newton se encarga de cuantificar la fuerza: F = m a
Por eso como dice el significado personal: "Si lo tocas cambia. La masa es la proporción del cambio".
Para ello la fuerza resultante tiene que ser distinta de cero.

-La tercera ley de Newton o tambien conocida como el principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza otra acción contraria a A e igual de módulo y dirección pero de sentido contrario. De ahi que el significado personal de este principio sea:"Yo te hago a ti lo que tú me haces a mí"
Esta ley se puede observar numerosamente en nuestra vida diaria; por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba. O también incluso cuando andamos ya que lo que hacemos es impulsar el pie hacia atrás y en cambio, nos movemos hacia delante.







En este video se describen con ejemplos las tres leyes de Newton.

2)
FASES:

1ºREPOSO: Es claramente la ley de la inercia ya que el coche se encuentra en reposo y como ninguna fuerza actua sobre él, pues sigue en reposo, y necesita la fuerza del aire del globo para cambiar de estado y empezar a moverse.

2ºACELERACIÓN: La ley de la inercia sigue presente en esta fase al igual que en todo el proceso ya que si no actuase ninguna fuerza seguiría como está pero como si que actuan pues se mueve.
Otra ley que aparece en esta fase es el Principio Fundamental, ya que R no es igual a O y por lo tanto hay una aceleración. Esta aceleración es directamente proporcional a la fuerza que esté actuando sobre el coche e inversamente proporcional a la masa del mismo, como dicta esta fórmula: F=m*a También está presente la Ley de acción y reacción ya que la acción que se produce al expulsarse el aire del globo es contrarrestada con una reacción imperceptible en el aire mismo. Y la acción de movimiento del coche también es contrarrestada con una reacción también imperceptible en el suelo. Sin embargo, y aunque lo parezca, la reacción de la acción del globo al expulsar el aire hacia atrás no es el movimiento del coche, ya que acción y reacción no se pueden aplicar a un mismo objeto (porque sino siempre se contrarrestarían y no habría movimiento).

3ºFASE INERCIAL: En esta fase ocurre una cosa importante. La ley que actua es la Ley de la incercia pero con alguna incorrección ya que al haber rozamiento ya hay una fuerza que actua y frena el coche. Pero si no hubiese rozamiento si estaría correctamente dicho que es la fase inercial porque como no hay fuerzas que actuen sobre el móvil, este seguirá moviendose.

4º FASE DE FRENADO: El rozamiento es la fuerza que hace que el coche frene y por lo tanto la ley que se aplica en esta fase es el Principio Fundamental ya que la resultante no es O y por lo tanto el coche se va frenando, es decir, que hay una fuerza que actua sobre él y por lo tanto cambia su estado de movimiento.

5º REPOSO: Esta fase es exactamente igual a la primera.

3)
No porque si estubiese correctamente nombrada, el coche continuaría moviendose, pero como ciertas fuerzas, como el rozamiento del aire y el del suelo sobre todo, actuan sobre él, pues acaba frenándose.
Una forma de que fuese correcta esta afirmación, es que estubiésemos en el vacío, pero sin nisiquiera algo en lo que se apoye el coche porque entonces ya estaría el rozamiento con el suelo que lo acabaría frenando. En el vacío, ninguna fuerza influiría en el coche y por lo tanto, seguiría moviendose para siempre.
El rozamiento es la fuerza que se opone al movimiento o al intento de movimiento. Además es una fuerza muy peculiar ya que si no hay movimiento no hay rozamiento, y ademas el rozamiento es proporcional a N, es decir: Fr=u*N
Estas fuerzas influyen en el coche frenándolo en mayor o menor medida ya que el vector rozamiento siempre irá en el sentido contrario al vector fuerza (el que impulsa al coche) como se puede observar en la imagen del margen.

4) ¿Que ocurre al aumentar la masa del coche con la pesa? A igual cantidad de aire, ¿que coche se acelera más, el más o el menos cargado?

Cuando aumentamos la masa del coche con la masa, el coche se acelera mucho menos.
Si tenemos en cuenta la fórmula F = m a ( siendo F constante, debido a que es el aire); la aceleracion es igual a la fuerza entre la masa. Debido a eso, si la masa es mayor, la aceleración es menor ya que son inversamente proporcionales. En el caso contratio, siendo la masa menor, la aceleración será mayor.

5)

Un globo si lo inflas y no haces un nudo se mueve durante un tiempo. Pero qué ocurriría si por el otro lado de la boquilla le conectáramos una bomba de aire: el globo no pararía de moverse. La goma elástica de las paredes del globo empuja sobre el aire y lo acelera hacia fuera.
En los motores a reacción se produce una combustión en el interior, aumenta el volumen del aire, se crea presión sobre las paredes del motor a reacción y el aire sale acelerado hacia atrás, de acuerdo con la tercera ley de Newton.
Entonces se trata de un coche a reacción ya que la fuerza que hace moverle es el aire del globo que sale disparado hacia atrás y mueve el coche hacia delante.
Otros ejemplos de movimientos a reacción son por ejemplo:
-Los aviones, que cogen aire a una velocidad y lo expulsan a una mayor. Este es un video muy bueno de un simulador de un motor a reacción de un avion.
-Los coches

6)¿Por qué no se anulan las fuerzas de acción y reacción?

Por que aunque las fuerzas sean de igual módulo y de sentido contrario, las fuerzas no se aplican sobre el mismo cuerpo, sino que se aplican sobre diferentes cuerpos.