ESTUDIO EXPERIMENTAL DE LA CAÍDA VERTICAL DE UNA PELOTITA. ANÁLISIS CON MODELLUS
 
 
 
  Experimento realizado por alumnos de Secundaria y de Bachillerato del IES Leonardo Da Vinci de Alicante  
 
 

 
 

PLANTEAMIENTO DEL EXPERIMENTO

  
     
 

En ausencia de rozamiento y siendo también la fuerza de empuje despreciable, el movimiento de caída de cualquier cuerpo en la superficie terrestre debería de ser uniformemente acelerado, con una aceleración igual para todos, de valor g =9,8m/s2. La gráfica adjunta constata este hecho en un experimento sobre el movimiento de caída libre de una base de plastilina, realizado por alumnos de 1º Bachillerato con el sensor de movimiento (la aceleración experimental es igual al doble del coeficiente A, 4,9·2=9,8, del ajuste realizado sobre la gráfica).

Con ayuda del programa Modellus, nos proponemos comprobarlo aquí para el movimiento de caída de una pelotita. La pelotita tiene una densidad muy grande comparada con la del aire (fuerza de empuje muy pequeña) y una forma (esférica) que ofrece la menor superficie para penetrar en él (fuerza de rozamiento pequeña al inicio de la caída).

 

 
 
 
 
 

VIDEOS SOBRE CAÍDAS DE PELOTITAS

  
 
 

Los videos de caída de pelotitas tienen que mostrar una longitud conocida, que sirva de referencia en el análisis experimental. En el video situado más a la izquierda (filmado en el Instituto en 2006) esta longitud es la altura de la doble mesa. En otros dos (filmados en el Instituto en 2009 y en la final del Concurso Ciencia en Acción en Santiago de Compostela en 2010) la pelotita cae delante de una pizarra blanca, sobre la que se hacen dos señales para marcar los extremos de la longitud de referencia.

 

 

 

 

El experimento se ha realizado en varios cursos de formación docente, en los que los profesores participantes se familiarizan con el programa y elaboran sus propias animaciones.

A modo de ejemplo, los videos adjuntos los filmaron profesores en un curso celebrado en el Centro de Profesores y Recursos de Avilés en 2007 (imagen izquierda) y en otro curso similar celebrado en el Centro de Profesores de Teruel en 2012 (a la derecha).

  

 

 

ANÁLISIS EXPERIMENTAL CON MODELLUS
 

Para realizar el análisis experimental, el video se vuelca sobre una página de Modellus y se usa la herramienta de medida que proporciona el programa para obtener la equivalencia entre pixels y m (usando el dato de la altura de referencia).

 

En la ventana reservada al modelo físico-matemático los estudiantes escriben las ecuaciones teóricas del movimiento de caída libre y en la pantalla colocan una partícula para que evolucione ateniéndose a ellas. Finalmente, añaden un cursor que permitirá modificar el valor de la aceleración de caída de la pelotita virtual, buscando la concordancia entre el movimiento simulado y el movimiento real, filmado en el video.

Con este procedimiento de ajuste se obtienen valores de g que oscilan entre 9,4 m/s2  y 9,8 m/s2  (9,5 m/s2, en esta animación), aunque hay que tener en cuenta que adolecen de una imprecisión importante. Entre otras razones, porque al usar la herramienta de medida de pixeles sobre la pantalla se puede hacer oscilar el valor de la equivalencia entre pixel y metros, y una pequeña variación del número de pixeles que se hacen corresponder a la altura de referencia, produce una variación significativa del valor de g.

Con todo, el experimento constata que el movimiento es del tipo predicho en la fase de formulación de hipótesis y proporciona un valor de g muy cercano al teórico.

Clic aquí descarga la animación (sólo para Modellus 2.5, 32 bits)

  

La animación situada a la derecha fue la primera de este tipo que realizaron alumnos de Bachillerato en el Instituto en el IES "Leonardo da Vinci" de Alicante, en 2006. Proporciona un valor de g = 9,6m/s2
 

Clic aquí descarga la animación para Modellus 2.5 (32 bits)
 

Clic aquí la descarga para Modellus 3 (64 bits)
 

 

 

En los cursos de formación docente (la imagen izquierda corresponde a un curso que se impartió en el Centro de Profesores y Recursos de Avilés en 2007; la imagen de la derecha corresponde a otro curso que se impartió en el Centro de Profesores de Teruel en 2012) los profesores participantes obtuvieron unos resultados similares.

Clic encima de cada imagen descarga la animación (sólo para Modellus 2.5, 32 bits)

En la final del concurso Ciencia en Acción 11, que se celebró en octubre de 2010 en Santiago de Compostela, 4 alumnos de Bachillerato del IES "Leonardo da Vinci" de Alicante, invitaron a los visitantes participar en el experimento y llevarse de recuerdo la animación, protagonizada por ellos.

Los estudiantes recibieron una Mención de Honor del Jurado por el trabajo. La  animación adjunta procede de uno de estos experimentos.
 
Clic aquí descarga la animación (sólo para Modellus 2.5, 32 bits) Ficha técnica del experimento en la Web de Ciencia en Acción