LANZAMIENTO OBLICUO DE UNA PELOTITA. ANÁLISIS CON TRACKER

 
 
 
 

Experimento realizado por profesores en un curso de formación realizado en el Cefire de Ciencias, Tecnología y Matemáticas de Valencia.

 
 
 
     
 

PLANTEAMIENTO Y PROPÓSITO DEL EXPERIMENTO

 

En otros experimentos, hemos mostrado que se puede contrastar la hipótesis de Galileo sobre el tiro oblicuo, mediante estudios experimentales que comienzan con la filmación del movimiento de objetos cotidianos que lo realizan (concretamente, el rebote oblicuo de una pelotita y el lanzamiento de un tiro libre en un partido de baloncesto) y siguen usando el el programa Modelllus, para realizar análisis de la evolución de las magnitudes que describen a dichos movimientos filmados.

Aquí vamos a mostrar que se pueden realizar estudios similares con el programa Tracker. Veremos, en concreto, los análisis realizados por profesores de Física y Química en un curso de formación docente celebrado en 2019 en el Cefire de Ciencias, Tecnología y Matemáticas de Valencia.


 

VIDEO DEL LANZAMIENTO OBLICUO

 

Para realizar los análisis sobre el tiro oblicuo, los profesores asistentes usaron el clip de video adjunto, que está disponible en los fondos de la página oficial de del programa (https://physlets.org/tracker/)

Como vemos, el montaje elaborado para realizar esta filmación incluye la señalización de una serie de marcas de referencia (en este caso en dirección vertical), a partir de las cuales se podrán determinar cuantitativamente las posiciones de la pelotita.

 

 
RESULTADOS DE LOS ANÁLISIS
 

A partir del análisis de las posiciones determinadas en la imagen del video (por tanto, partiendo de los datos experimentales), se pueden obtener con Tracker diferentes gráficas sobre la evolución de las magnitudes cinemáticas del movimiento filmado. El programa obtiene la función matemática que mejor describe el movimiento de  la pelotita por ajuste de mínimos cuadrados y permite así cuantificar las magnitudes estudiadas. En este caso, los profesores obtuvieron los siguientes resultados:

 

 

Gráficas de las componentes de la posición

Como vemos, a la izquierda quedan señaladas posiciones sucesivas de la pelota (un total de 17), registradas a intervalos iguales de tiempo, y a la derecha se muestran  las gráficas de la evolución de las componentes de la posición: horizontal (x) y vertical (y) de la pelotita.

Evidentemente el perfil de estas gráficas es coherente con el cumplimiento de la hipótesis de Galileo, ya que la componente horizontal muestra el perfil de una relación lineal (movimiento uniforme) y la vertical muestra el perfil de una relación cuadrática (movimiento de caída, uniformemente acelerado)

 

 

Componente horizontal de la velocidad

Se obtiene con total claridad el resultado de que la componente horizontal de la velocidad es constante, como exige la hipótesis de Galileo. El valor de dicha velocidad horizontal constante resulta vx = v0x = 1.72m/s

 

 

Componente vertical de la velocidad

El mejor ajuste para esta magnitud corresponde, como también exige la hipótesis de Galileo, a una relación lineal entre la velocidad vertical y el tiempo: la ecuación de la componente vertical de la velocidad se corresponde con la de un movimiento uniformemente acelerado vy = A·t + B.

La pendiente de la gráfica representa aquí la aceleración vertical del movimiento y viene dada por el parámetro A. como vemos, se obtiene a = -9.96 m/s2, por tanto, prácticamente igual, como así debe ser, al valor de g.

 

 

Vectores velocidad y aceleración

El programa también permite al usuario representar los vectores que indican la velocidad y la aceleración instantáneas. Esta representación muestra con mucha claridad que la aceleración es siempre vertical y constante, así como que el vector velocidad es, en cada punto, tangente a la trayectoria y que su módulo va decreciendo mientras la pelotita se eleva y aumentando mientras la pelotita desciende.

Clic aquí descarga los archivos Tracker de estos análisis