ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE UN COCHECITO DE CUERDA Y DE UN COCHE TELEDIRIGIDO
 
 
 
Experimento realizado por estudiantes de Bachillerato en el IES "Leonardo da Vinci" de Alicante
     
 

PLANTEAMIENTO DE LOS EXPERIMENTOS

  
     
 

Se puede estudiar experimentalmente movimientos uniformes usando coches de juguete teledirigidos y, también, otros tipos de cochecitos, como, por ejemplo, algunos de cuerda, que pueden mantener un movimiento de este tipo durante un cierto tiempo.

 
     
 

Así, por ejemplo, las imágenes adjuntas proceden del estudio del movimiento de un cochecito de juguete "de cuerda" usando sensores, realizado en el laboratorio por alumnos de 1º Bachillerato. En dicho estudio se comprueba que el movimiento del cochecito resulta casi uniforme durante un tramo intermedio del mismo.

    
 
     
 

Teniendo en cuenta este resultado, nos planteamos analizar algunos de estos movimientos con la ayuda del programa Modellus. Se quiere poner de manifiesto la concordancia que debería existir entre el movimiento real del cochecito y el de otro vehiculo virtual que se rija por la ecuación del movimiento uniforme.

 
 
 
     
 

VIDEOS SOBRE EL MOVIMIENTO DE LOS COCHECITOS

  
     
 

Se muestran dos clips de video del movimiento del cochecito de cuerda. Uno de ellos (a la izquierda) lo filmaron alumnos de 1º Bachillerato en el patio del Instituto en 2012, adoptando la anchura de una baldosa como medida de referencia de longitudes. El otro video (a la derecha) lo filmaron profesores en un curso de Formación Docente impartido en el CPR de Avilés en 2008. Los profesores colocaron dos señales encima de la mesa para establecer la longitud de referencia.

   

 
     
 

Además de estos dos videos, también usaremos otro sobre un coche teledirigido que filmaron profesores en otro curso de formación docente, celebrado en el Cefire de Elche.

  
 
 
 
 

ANÁLISIS EXPERIMENTAL CON MODELLUS

  
     
 

Para analizar estos videos, se vuelcan sobre una página de Modellus y se usa la herramienta de medida que proporciona este programa para obtener la equivalencia entre pixels y m (usando el dato conocido de la longitud de referencia y midiendo los pixels encima de la filmación con la herramienta de medida de longitudes del programa). Conocido el tiempo de tránsito del cochecito (se puede medir con el propio programa), se obtiene el valor de su velocidad (en m/s), la cual se atribuye al móvil virtual de la animación (en pixels/s). Con el dato de la velocidad, los alumnos escriben como modelo matemático de la simulación las ecuaciones de un movimiento uniforme. Finalmente se puede completar la animación colocando en la pantalla gráficas (de la posición, la velocidad), cursores que indiquen valores instantáneos de estas magnitudes, etc.

  
     
 

 

Ya hemos dicho que el objetivo del experimento es evaluar el grado de concordancia entre el movimiento real (filmado) y el movimiento virtual (simulación).  Para hacerlo con mayor claridad, entramos en la ventanita de control y elegimos un paso temporal igual a 0.01 (se ralentiza el video y la animación a una escala 1/100).

Después de ello, se comprueba con satisfacción que existe una buena concordancia entre ambos, es decir, que el movimiento que se deduce de las leyes escritas en el modelo (simulación) se corresponde a intervalos iguales de tiempo con las posiciones de fotogramas consecutivos del vehículo filmado.

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

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Los estudiantes que realizaron el experimento en el patio del Instituto pudieron filmar el movimiento del cochecito para un recorrido más largo y también obtuvieron una buena concordancia entre el movimiento real del cochecito y el movimiento virtual uniforme. En su animación colocaron a la partícula virtual que reproduce el movimiento encima del cochecito filmado. Por otra parte, usaron el valor conocido de la longitud de una baldosa para obtener resultados cuantitativos de las magnitudes cinemáticas y, teniéndolos en cuenta,  representaron la gráfica de la evolución de la posición y la de la velocidad.

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Nos referimos finalmente al experimento realizado con el coche teledirigido en en el Cefire de Elche. Vemos que en este caso los profesores colocaron frente a la cámara una regla de 1m de longitud, para adoptar la escala de conversión entre pixels y m. Se obtuvo una muy buena concordancia entre el movimiento virtual (simulación) y el movimiento filmado del coche.

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