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PLANTEAMIENTO Y PROPÓSITO DEL EXPERIMENTO |
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El experimento
más habitual que se realiza en los laboratorios de los
institutos para comprobar la
hipótesis de Galileo
sobre los lanzamientos de proyectiles, aplicada al tiro
horizontal se fundamente en el hecho de que dicha hipótesis
conduce a unas
ecuaciones
independientes de los
movimientos horizontal y vertical, y que de tales ecuaciones se
deduce una ecuación de la trayectoria que establece
una relación
constante entre las alturas y los alcances (para cada
velocidad de lanzamiento).
Ahora nos planteamos un
experimento alternativo
que
intentará comprobar la hipótesis de Galileo, aplicándola
al estudio global del movimiento de una pelotita. Para
ello usaremos una cámara
digital sencilla y el programa Modellus. Filmaremos el
lanzamiento horizontal de la pelotita y estudiaremos la
concordancia de su trayectoria (filmada) con la del
movimiento de una pelotita virtual, obtenido como
composición de un movimiento horizontal uniforme y otro
de caída libre vertical. |
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VIDEOS DE LANZAMIENTOS
HORIZONTALES |
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Se muestran tres ejemplos de clips de video que reproducen
el tiro horizontal de una pelotita, que comienza
después de rodar por una mesa. Dos de ellos (a la
izquierda) los filmaron alumnos de 1º Bachillerato en el
laboratorio del IES "Leonardo da Vinci" de Alicante y el otro (a la derecha) se
filmó en la final del concurso Ciencia en Acción 11,
celebrada en 2010 en Santiago de Compostela.
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En todos los
casos, el diseño experimental incluye la medida de la
altura de la mesa como valor de referencia para hacer
otras mediciones sobre la filmación. |
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ANÁLISIS
EXPERIMENTAL CON MODELLUS |
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Para realizar el análisis
experimental, se comienza volcando el clip de video
sobre una página de Modellus y se usa la
herramienta de medición que proporciona el programa para
establecer la equivalencia entre m y pixels
(aprovechando el dato conocido de la altura de la mesa).
Seguidamente se tienen en cuenta la duración de la caída
y la medida del alcance horizontal (realizada sobre la
misma filmación) para obtener la velocidad horizontal
del lanzamiento. |
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Con estos
datos los estudiantes escriben como modelo físico-matemático
de la simulación las ecuaciones de los
movimientos teóricos horizontal y vertical, y
colocan en la pantalla
tres pelotitas virtuales para que realicen
respectivamente el movimiento horizontal, el
movimiento vertical y la composición de ambos.
Cuando corre la
animación, comprueban con satisfacción la
concordancia entre el
movimiento real (filmado) y el movimiento
virtual de la la pelotita que representa la
composición de los dos movimientos (simulación).
Clic
aquí
descarga la animación para
Modellus 2.5 (32 bits)
Clic
aquí
la descarga para
Modellus 3 (64 bits) |
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Esta segunda animación
(debajo) se realizó en un curso de formación docente
celebrado en Valencia en febrero de 2018. Como se ve,
los profesores usaron una tela para que hiciera como
fondo oscuro que contrasta con el color de la pelotita y
facilita su visualización. A diferencia del ejemplo
anterior, en este caso el movimiento horizontal tiene la
orientación opuesta al criterio de signos, de forma que
en las ecuaciones hay que considerar negativa dicha
velocidad. |
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Clic
aquí
descarga la animación sólo para
Modellus 2.5 (32 bits)
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En este otro experimento realizado
en el laboratorio se utilizó un plano inclinado para impulsar a
la pelotita, antes de que ésta ruede por la mesa.
Soltando a la pelotita a desde diferentes alturas de
dicho plano inclinado, los alumnos pueden producir lanzamientos
horizontales a diferentes alturas, pero la misma velocidad inicial.
En estas condiciones debe verificarse una relación de
proporcionalidad entre las alturas y los cuadrados de
los alcances.
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