ACTIVIDAD 5: GALILEO. LA CAÍDA LIBRE DE LOS CUERPOS.

1.
Es posible, en efecto.
Para aumentar la gráfica, haced click en ella.

2.
En cada tramo de la gráfica obtenemos la velocidad media.
v (t) = incremento de y/incremento de t

Tramo 1: V1 = 0.095m/0.8s = 1.19 m/s
Tramo 2: V2 = 0.15m/0.8s = 1.88 m/s
Tramo 3: V3 = 0.22m/0.8s = 2.75 m/s
Tramo 4: V4 = 0.29m/0.8s = 3.63 m/s
Tramo 5: V5 = 0.35m/0.8s = 4.38 m/s

Podemos comprobar que, efectivamente, el movimiento que realiza la bola de acero es un MRUA; su velocidad aumenta progresivamente, siguiendo la aceleración constante de la fuerza de la gravedad.

3.
En esta gráfica se representa la velocidad de cada tramo en función del tiempo, siendo ésta la diferencia en el desplazamiento partida por la diferencia en el tiempo.
Si se desea ampliar la imagen, puede hacerse click en ella.

Respecto al tipo de movimiento descrito por la bola de acero en su caída, podemos afirmar que se trata de un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, MRUA, que comienza desde el reposo: por tanto, es una caída libre.
De acuerdo con nuestras expectativas, una caída libre debería aumentar su velocidad de acuerdo con la aceleración provista por la fuerza de la gravedad, y establecer una parábola en una gráfica. Ya que hemos comprobado que sucede así, definitivamente se halla de acuerdo con nuestras expectativas.

4. V^2+Vi=2aY

tramo 1: 1.19m/s=2a*0.09s

a=1.19m/0.18s^2=6.61m/s^2

tramo 2: 1.88m/s=2a*0.15s

a= 1.88m/0.39s^2=6.27m/s^2

tramo 3: 2.75m/s=2a*0.22s

a=2.75m/0.44s^2= 6.25m/s^2

tramo 4: 3.63m/s=2a*0.29s

a=3.63m/0.58s^2=6.26m/s^2

tramo 5: 4.38m/s=2a*0.35

4.38m/0.70s^2= 6.26m/s^2

si comparamos nuestro resultado con el de la gravedad... vemos una differencia deunos 3.72m/s^2. es algo curioso ya que deberia haber salido el mismo valor y ni se ha acercado.

5. h=gt^2 V=gt

tramo 1: h= 9.8*0.8^2=6.27m

v=9.8*o.8=7.84m/s

tramo 2, 3, 4 y 5: tanto la altura como la velocidad seria constante, en la altura en cada tramo se van sumando

tramo 2=12.54m tramo 3=18.81m tramo 4=25.08m, tramo 5=31.35m

siendo esto el modelo teorico
GRAFICAS DEL EJERCICIO ANTERIOR Y DE ESTE MISMO.

6. Como solo tenemos 5 tramos lo haremos en nuestro último tramo. (no lo hemos visto)

tramo 5:

LABORATORIO VIRTUAL DE DINÁMICA - PRÁCTICA ONLINE

Esta práctica ha sido realizada mediante y a través del Laboratorio Virtual de Dinámica. Es la primera práctica hecha por este método, es decir, careciendo de cualquier tipo de soporte físico y únicamente basándonos en la información que nos proporcionaba el Laboratorio Virtual. Esto cuenta con la ventaja inestimable de que realiza las mediciones por nosotros, siendo estas absolutamente exactas, y de que la masa (ficticia) del objeto puede calcularse con una exactitud perfecta e inexistente en la realidad.
En esta práctica, pues, no existe el error físico de cálculo que nos provee con datos mal tomados, mediciones erróneas y demás fallos que pueden desviar nuestros cálculos, tablas y demás. Esta es una práctica virtual, y por tanto un ejemplo completamente imposible y a la vez perfecto en cuanto a las leyes que cumple, que se distorsionan fuera de un entorno no virtual, eso sin contar nuestros propios fallos a la hora de realizar las prácticas cotidianas debido a nuestra condición de seres humanos, que trae consigo de forma inherente la falta de precisión, la falta de perfección que posee un ordenador.

LEYES DE NEWTON

1. Principio de la Inercia
Las gráficas A, B y C de las leyes de Newton nos permiten apreciar que, en ellas, la velocidad es constante, por lo que se trata de movimiento rectilíneo uniforme. La gráfica A no tiene ningún tipo de fuerza actuando sobre ella, y eso significa que su resultante es 0 y se encuentra en equilibrio. Así se cumple la primera ley de Newton, el principio de la inercia, y su velocidad inicial no varía. La gráfica B y la gráfica C ambas muestran cómo, aunque haya fuerzas actuando sobre los objetos, éstas tenen módulo igual pero sentido contrario, lo que quiere decir que estas fuerzas se contrarrestan, dando lugar a una situación en la que la resultante también es 0 y el equilibrio se mantiene.

2. Principio Fundamental de la Dinámica
Los experimentos que he llevado a cabo me han permitido obtener la conclusión de que la aceleración es inversamente proporcional a la masa; esto es, cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, menor será la aceleración que obtenga si la fuerza que se le aplica es la misma; cuanto menor sea la masa, mayor la aceleración que consiga.

CUESTIONES

1.
Si sobre el cuerpo no actúa ninguna fuerza, la velocidad inicial que tenía se conservará. Esto obedece al Principio de la Inercia. De cualquier manera, mientras se cumpla esta ley, la velocidad permanecerá constante, y por tanto dependerá de la velocidad inicial con la que partiera el móvil.

2.
Si la fuerza actúa en el eje de las X positivamente, el móvil se acelerará de manera constante hacia la derecha, y viceversa. Aquí depende de si la fuerza que actúa lo hace de manera positiva (hacia la derecha) o negativa (hacia la izquierda).

3.
Puede sustituirse por dos fuerzas que, al ser sumadas, produzcan un vector idéntico en dirección, módulo y sentido al vector de la fuerza de la pregunta anterior, lo que puede lograrse de infinitas maneras diferentes, por ejemplo dos vectores de sentido contrario en el que uno sea de mayor módulo, o dos en el mismo sentido de módulo inferior al inicial.

4.
La aceleración negativa de un cuerpo quiere decir que, si el cuerpo contaba con una velocidad inicial positiva, se frenará y volverá a acelerar en sentido contrario, describiendo una parábola en el eje de las X; si contaba con una velocidad inicial igual a 0 (estaba en reposo), comenzará a moverse y a acelerarse hacia la izquierda; si su velocidad inicial era inferior a 0 (negativa), acelerará hacia la izquierda.

5.
Esta pregunta ya ha sido respondida en la gráfica del Principio Fundamental; la masa y la aceleración son inversamente proporcionales, por lo que una masa mayor disminuirá su aceleración, y una masa menor la aumentará.

6.
Esto nos indica que el móvil ha empezado a moverse desde una posición más a la izquierda que el origen de coordenadas, sea éste cual sea. Puede deberse a que una fuerza lo ha posicionado en un lugar distinto al sistema de referencia tomado por el observador o, simplemente, a que su posición incial está en ese lugar.

7.
La fuerza resultante es la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Ya que la fuerza y la aceleración son directamente proporcionales, la fuerza resultante siempre tendrá el mismo signo que la aceleración de un cuerpo.

8.
La velocidad, sin embargo, puede diferir en signo de la aceleración en algún momento del estudio. Si las condiciones iniciales de un cuerpo lo especifican, puede tener una velocidad inicial positiva y una aceleración negativa, aunque esta aceleración terminará, tarde o temprano, llevando a la velocidad a obtener el mismo signo que ella. Por tanto, dependiendo de la manera en la que se quiera responder a esta pregunta, hay dos formas de contestar: si vemos "tienen el mismo signo" queriendo decir que no hay ningún momento en el que puedan tener signos diferentes, entonces la respuesta es: No, pueden tener signos distintos. Si vemos "tienen el mismo signo" como queriendo decir que acabarán por tener el mismo signo, la respuesta es: Sí, cuando el tiempo tienda a infinito, la velocidad tenderá a tener el mismo signo que la aceleración.

9.
La única solución que puedo hallar a esta cuestión se encontraría si la velocidad fuera positiva, su aceleración negativa y su posición inicial superior a 0. En ese caso, el móvil frenaría su movimiento por completo al hallarse en los límites de nuestro campo de visión.

PRÁCTICA8: LABORATORIO VIRTUAL DE DINÁMICA

Esta práctica es algo extraña a la vez que entretinida y porque no moderna, digo moderna, porque no es muy común realizar prácticas en una página web on-line.
Podeis visitralo aquí.

1)He practicado durante unos minutos para saber como se usa y que es exactamente lo que hay que hacer, después los prefesores nos presentaron unas experiencias para demostrar de lagun modo las Leyes de Newton. No os preocupeis porque voy a poneros las experiencias para que, como yo, podais comprobar las leyes.

2)Primera Ley de Newton. Principio de Inercia.

-Experiencia 1: Vinicial= 30m/s, Fderecha= 0N, Fizquierda= 0N

-Experiencia 2: Vinicial= 30m/s, Fderecha= 5N, Fizquierda= 5N

-Experiencia 3: Vinicial= 40m/s, Fderecha= 5N, Fizquierda= 5N

-Experiencia 4: Vinicial= 40m/s, Fderecha= 10N, Fizquierda= 10N

Fijate en los valores que adopta la velocidad ¿Qué conclusión sacas? yo saco que en todos los casos se representa un MRU (movimiento rectilineo y uniforme)

Pregunta: sobre un cuerpo actua una fuerza de 5N ¿Cómo conseguirás que el cuerpo se mueva a una velocidad constante de 30m/s? igualando con 5N de fuerza en el sentido contrario ¿Y para que lo haga con una velocidad de 40m/s? aquí yo entiendo que es una velocidad constante, lo único qe tiene que hacer, aparte de igualar los 5N, es empezar con esa velocidad.

3) Segunda Ley de Newton. Principio Fundamenal de la Dinámica.

• Efecto de la masa:

*experiencia 1: V0= 0m/s, Fderecha= 10N, m= 1kg

*experiencia 2: V0= 0m/s, Fderecha= 10N, m= 2kg

*experiencia 3: V0= 0m/s, Fderecha= 10N, m= 4kg

En todos los casos fijate en los valores que adopta la aceleración ¿Qué conclusión sacas? Yo saco que es un valor constante, es decir que es lo que aumenta cada segundo, estamos hablando de un MRUA (movimiento rectilineo uniformemente acelerado)

• F y a tienen la misma dirección y sentido:

*experiencia 4: V0= 30m/s, Fderecha= 6N, Fizquierda=10N, m= 1kg

*experiencia 5: V0= -30m/s, Fderecha= 6N, Fizquierda=10N, m= 1kg, S0= 150m

¿Qué concñusión extraes de los resultados? Es la misma experiencia pero en sentido contrario, bueno en realida lo que ocurre es que se ahorra en la segunda, la parte en el que la primera avanza hacia la derecha.

CUESTIONES

1. Si sobre un cuerpo no actua ninguna fuerza ¿varía su velocidad? ¿ De que dependera que se meva con una u otra velocidad? En primer lugar su velocidad no varía para nada, y depende de principalmente de su masa, logicamente también de la velocidad inicial que le des.
2. ¿Cómo se mueve un cuerpo sobre el que actúa una fuerza hacia la derecha?¿Hay una unica respuesta a esta pregunta? Respondiendo a la preimera pregunta, yo diría que de forma rectilinea yuniformemente acelerada, respecto a la segunda, sí que hay una solo respuesta ya que es indiferente como sea la fuerza.
3. ¿ Es posible sustituir la fuerza de la pegunta anterior por una combinación de dos fuerzas que produzcan el mismo efecto? Sí claro que se puede, por que se produzca el mismo efecto yo entiendo que sean de igual modulo y dirección pero distinto sentido, entonces lo que ocurrirá es que el movimiento sería MRU.
4. ¿Si un cuerpo se mueve con aceleración negativa esto implica que se mueve con movimiento uniformemente decelerado? En realidad no, porque ese movimiento no existe lo que si es verdad es que es una deceleración pero el movimiento sigue siendo MRUA
5. ¿Cómo influye la masa en el movimiento de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas? Pues... influye basicamente en la cantidad de espacio que recorre, ya que con las mismas fuerzas y la misma velocidad pero una masa ligera recorre más espacio que una movil con las mismas condiciones pero mayor masa.
6. ¿Cual es el significado de un signo menos en los datos de distancia al origen? No se si lo voy a poder explicar bien, pero lo voy a intentar. Yo creo y afirmo según mis conocimientos que indica que empieza por detras del 0 en tu sistema de referencia.
7. ¿Tienen siempre la fuerza resultante y la aceleración el mismo signo? Según las experiencias que hemos hecho y las que yo he hecho por mi cuenta sí siempre es el mismo signo.
8. ¿Tinen siempre la velocidad y la aceleración el mismo signo? No, ya que si la velocidad tiene el signo positivo o negativo indica hacia donde se dirige el móvil y en la aceleración indica si acelera o decelera, por lo que no tienen nada que ver.
9. ¿Existe una única solución para que la blolita llegue justamente al límite del visor que se representa con velocidad cero? No, existen infinitas solociones, tantas como combinaciones de fuerzas haya.

Eratostenes: calcular el radio de la Tierra

Hace ya unas semanas que tomamos unos datos simultaneamente con otros colegios de distintas partes del mundo e incluso de España. Los datos de los que os hablo los recogimos con el fin de poder medir el radio de la Tierra como lo hizo Eratóstenes. El hacerlo varios colegios al mismo tiempo es en conmemoración del año de la astronomía, esto también resulta muy util para comparar resultados que te pueden ayudar en tu trabajo.

Lo primero de todo es explicar como lo hizo Eratóstenes, me imagino que muchos lo sabreis, pero no está de más refrescar un poco la memoria. Todo empezón gracias a la curiosidad de Eratóstenes cuando vió que la sombra de un pozo de su pueblo, cambiaba a lo largo del día. Apartir de entonces es cuando empieza a investigar, la primera conclusión que saca es que o bien el Sol o bien la Tierra estaban girando, entonces también dedujo de esta afirmación que la Tierra no era plana era redonda. Para asegurarse lo que hizo fue mandar a unos hombres a Siena, para que clavaran una estaca o gnomon en el mismo lugar en linea recta que donde él la había clavado en Alejandría. A estos mismos hombres les mandó contar en estadios (como se hacía antes) la distancia que había de un gnomon a otro. Eratóstnes también se dió cunta de que la sombra no era la misma en ambos sitios a la misma hora. Lo cual evidenciaba que la Tierra no es plana, ya que de serlo la sombra sería igual en todas las partes del mundo.

Los estadios que había eran unos 5.000 (1 estadio=160m aprox.) Después medió el ángulo que se producia entre el gnomon y la sombra, que eran unos 7,2º que lo cual era 360º/50, es decir una cincuentava parte de la circunferencia total de la Tierra. Entonces Eratóstenes pensó que esta distancia era igual a 1/50 parte de la circunferencia Terrestre. Por tanto el total de la circunferencia medía 5.000x50= 250.000 estadios, es decir, unos 40.000km de donde despejando una sencilla ecuanción se saca que: r= 40.000/2pi = 6.366,19km. Las mediciones más recientes dicen que el radio es de unos 6.378 km. Es asombroso como con tansolo algo menos de 12km de diferencia Eratóstenes fue capaz de sacar este valor con los pocos recursos que había en su época.

Nosotros, en el colegio, lo hicimos extendiendo un trozo grande de papel en el suelo, después con ayuda de una brújula lo orientamos al Norte. Después de esto y de colocar en un buen lugar el gnomon (nosotros usamos un recogedor) solo te queda tomar datos cada 5 minutos durante una hora y media.

Como veis en la imagen (no es mi trabajo, pero en mi colegio usamos el mismo método) después de haber tomado todas las medidas durante hora y media, solo queda usar el compás y el metro. Cogemos el compás y hacemos centro en el medio del gnomon, y luego giramos el compás dibujando arcos, luego trazamos una linea que une todos los puntos de nuestras medidas. Él arco dibujado por el compás divide los datos en dos, al dividir los datos, que han sido unidos por una linea, también se divide dicha linea. Y ahora la parte final del trabajo... solo queda trazar la mediadriz del segmento, y el punto de intersección con el segmento (la línea de los datos) será la longitud mínima.

Para entenderlo a mí me ayudaron bastante estos viedeos:

• Este está en la página de Astronimia2009.es (Es realizado de la misma manera que como os lo he explicado, no lo puedo incrustar pero pongo un link directo): astronomia2009.es
• Este es de You Tube, es una especie de documental que cuenta como Eratóstenes midió el radio terrestre:

Ahora mis cálculos usando los datos de mi colegio y de un colegio de Melilla

Colegio Base:

Distancia al paralelo 40N: 56,5
Grado de inclinación con el sol: 51,1
IES Enrique Nieto (Melilla)
Distancia al 40N: -523,0
Grado de inclinación con el sol: 56,0

Aplicando el método de Eratostenes:

523-56,5=466,5km

56-51,1=4,9º

360º/4,9º=73,47

73,47*466,5=34273,75

(34273,75/2)*pi(3,14)=53809,8

PRÁCTICA 9: LEYES DE NEWTON

En esta práctica hemos comprobado las leyes de Newton utilizando un pequeño coche de plástico al cual se le ataba un globo para que lo hiciera caminar. De esta forma, vamos a utilizar las diferentes etapas por las que pasa el coche a lo largo de la práctica para describir con ellas cómo las leyes de Newton actúan en otras situaciones.

Los elementos que hemos necesitado para realizar la práctica han sido los siguientes:

-Un coche de plástico (la imagen no se corresponde con el modelo de coche que usamos) al cual se podía atar un globo para convertirlo en un coche a reacción

-Un globo

-Nuestra capacidad de observación analítica para discernir y determinar qué leyes de Newton actuaban en cada momento.

Este es el coche a reacción, en realidad es una representación del que hemos usado para el experimento.

CUESTIONES

1.
Primera ley de Newton: el principio de la inercia.

Si un cuerpo se encuentra en estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme, lo que quiere decir que ninguna fuerza está actuando en o sobre él, ese cuerpo permanecerá en dicho estado mientras que siga sin actuar sobre o en él ninguna fuerza. Esto significa que mientras la resultante de un cuerpo sea igual a 0, el cuerpo no cambiará de estado y continuará "haciendo lo que hacía"; para decirlo de forma más coloquial, menos científica, podríamos decir que "si no lo tocas, no cambia", queriendo significar por tocar "ejercer una fuerza sobre el cuerpo". Aun así, la verdad es que no hay ningún cuerpo que haya comenzado su existencia ya estando en un estado de movimiento rectilíneo uniforme, pero podemos ejemplificar esta ley con el único lugar en el que se puede comprobar realmente la inercia por falta de rozamiento (ya que el rozamiento es una fuerza)-- el espacio. Un objeto en reposo en el espacio no se moverá jamás si no se le aplica una fuerza, y si impulsamos con una velocidad inicial un objeto en el espacio, no se detendrá si no es por acción de una fuerza.

Segunda ley de Newton: El principio fundamental de la dinámica.

Esta ley de Newton y la primera son leyes que se contradicen. Si la primera establece las condiciones para lo que sucede cuando la resultante es 0, ésta las establece para cuando hay una resultante distinta a 0 actuando sobre el cuerpo. Se crea una aceleración directamente proporcional a la masa de este cuerpo, es decir: F = m·a, o Fuerza es igual a Masa por Aceleración. De esta forma, cuanta más fuerza le sea aplicada a un cuerpo, mayor será la aceleración que éste obtenga.

Tercera ley de Newton: El principio de Acción y Reacción.


Esta ley no se halla excluida de las condiciones en las que se encuentran las otras dos. Especifica una reacción a cada fuerza ejercida, y esta fuerza de reacción es igual en módulo a la fuerza de acción ejercida por un cuerpo. Sin embargo, aunque su módulo y dirección son iguales, cambia el sentido de la fuerza de reacción, tal que: F12=-F21, donde 12 indica que proviene del cuerpo 1 y se aplica al cuerpo 2, y 21 indica lo contrario. Estas fuerzas actúan de manera simultánea, y nuestra percepción de este principio muchas veces es errónea. Si golpeamos una pared con la fuerza suficiente, es posible que consigamos hacer una grieta en la pared, pero también que nos fracturemos los nudillos; esto se debe a que la pared replica a la fuerza que ejercemos con nuestro golpe inmediatamente, causando la misma fuerza en el sentido contrario, hacia nuestra mano. Este principio es el motivo de que un arma de fuego produzca retroceso al ser disparada: no se puede disparar con una pistola, por ejemplo, sin saber posicionar el brazo , las piernas y el cuerpo entero para minimizar los efectos de la reacción que produce la fuerza del disparo.

2. En todas las fases, el experimento se compone se de 3 ó 4 fases:

1ª fase: pensamos que sería la segunda ley de Newton, ya que inmediatamente después

de este momento cambia.

2ª fase: se aplica la tercera ley, ya que es una respuesta a que el globo se deshinche.

3ª fase: la primera ley, ya que actúa la inercia cuando el globo se ha deshinchado,

es decir, que se mueve por la inercia.

4ª fase: aquí no sabemos muy bien que poner, no nos ponemos de acuerdo. Pensamos

que puede ser tanto inercia como la segunda ley.

3. Bueno, nos parece que sí, para poder distinguir el reposo de la fase inicial con el de la fase final, son distintos.

El rozamiento según nosotras es una fuerza que actúa dificultando el movimiento de un móvil hasta llegar a pararlo. Desempeña su trabajo en sentido contrario a la fuerza o velocidad o lo que sea que lleva el móvil. Según Internet es:

Se define como fuerza de rozamiento o fuerza de fricción entre dos superficies en contacto a la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra (fuerza de fricción dinámica) o a la fuerza que se opone al inicio del movimiento (fuerza de fricción estática). Se genera debido a las imperfecciones, especialmente microscópicas, entre las superficies en contacto. Estas imperfecciones hacen que la fuerza entre ambas superficies no sea perfectamente perpendicular a éstas, sino que forma un ángulo φ con la normal (el ángulo de rozamiento). Por tanto, esta fuerza resultante se compone de la fuerza normal (perpendicular a las superficies en contacto) y de la fuerza de rozamiento, paralela a las superficies en contacto.
Las superficies influyen en el frenado dependiendo de como sea, todas influyen., pero según el material que sea o lo liso que esté o si hay obstáculos tarda más o menos en frenar. Si es una superficie pedregosa tardará menos en frenar que si es una superficie totalmente lisa y sin ningún tipo de obstáculos.

4. Lo que ocurre cuando aumentamos la masa del coche con una pesa es que alcanza menos velocidad, por lo tanto, recorre menos espacio. Con la misma cantidad de aire acelerará más el coche menos cargado que el cargado, ya que al ser más ligero podrá alcanzar mayor velocidad y recorrer más espacio.

5. Decimos que es un coche a reacción por que no tiene un motor que le mantengo con un movimiento constante sino que el que le hace moverse durante un tiempo determinado es un globo. Otros ejemplos pueden ser: aunque un cohete posee motor para mantenerse en el espacio, no estamos muy seguras, pero creemos que llega hasta su destino, se impulsa desde su punto de salida con esos enormes "cañones".

6. Porque primero ocurre una (la acción) y en respuesta la otra la reacción.