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ESTUDIOS
EXPERIMENTALES DE MOVIMIENTOS SENCILLOS |
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Usando el sensor de posición
se pueden realizar en el laboratorio trabajos experimentales dedicados
a describir cualitativamente movimientos efectuados por personas
y obtener las correspondientes gráficas de esos movimientos.
Trabajando en grupos de dos, un estudiante realiza un movimiento
exigido por el profesor (por ejemplo, indicándole cómo debe ser
la gráfica de la posición o de la velocidad,..) Su compañero
registra las posiciones con el sensor y, después ambos trabajan
en equipo para analizar los resultados experimentales.
Clic
aquí para consultar los detalles de estos experimentos. |
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Aunque los
experimentos sobre movimientos de personas muestran que
tales movimientos se puedan aproximar bastante a algunos
tipos teóricos (uniforme, uniformemente acelerado) es
inevitable encontrar irregularidades en la forma de
variar las magnitudes cuando se mueve un ser humano |
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Para producir
movimientos reales un poco más cercanos a algunos tipos
de movimiento teóricos se pueden usar carriles,
carritos, cochecitos de juguete, etc. Con la ayuda de estos
objetos se pueden plantear diseños experimentales un
poco más elaborados (movimiento de un carrito por un
carril horizontal o por un carril inclinado, movimiento
de un cochecito de cuerda,..), que permiten producir
determinados tipos de movimiento y estudiar
cualitativamente la evolución de las magnitudes
cinemáticas.
Clic
aquí para consultar los detalles de los
estudios cualitativos de movimientos de carritos y de
cochecitos. |
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Varios de estos
movimientos también se pueden estudiar
cuantitativamente, obteniendo tablas de valores y
gráficas de sus magnitudes cinemáticas, escribiendo las
leyes de los movimientos correspondientes, etc.
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Así, para estudiar
cuantitativamente un movimiento uniforme, se puede usar un cochecito de cuerda
que tire de un carrito de laboratorio. Se constata que,
obviando los instantes inicial y final del movimiento
(al arrancar y al terminar), la velocidad del cochecito
se mantiene prácticamente constante mientras se
va desenrollando la cuerda.
Clic
aquí para consultar los detalles de este
experimento.
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Después de haber
comprobado
en el experimentos que se realiza con el sensor de
posición que el movimiento del
cochecito de cuerda puede ser uniforme, cabe plantear experimento
basado en el estudio de la concordancia entre el
movimiento real de dicho cochecito (filmado) y un
movimiento virtual uniforme, simulado con el programa
Modellus. Tal experimento culmina con la elaboración
de una animación interactiva que evidencia y constata
dicha concordancia.
Clic
aquí para consultar los detalles del experimento.
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Entre los experimentos
que pueden estudiar cuantitativamente movimientos
uniformemente acelerados, uno de los más sencillos y que
mejores resultados produce es el estudio de la rodadura de un carrito
descendiendo por un carril
inclinado. Además de obtener las tablas de valores de las magnitudes,
las gráficas
del movimiento y las ecuaciones del
mismo, los estudiantes también pueden filmar el
movimiento del carrito, con objeto de preparar otro
análisis experimental del mismo con Modellus.
Clic
aquí para consultar los detalles del
experimento. |
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Partiendo de los resultados del experimento
que acabamos de mencionar, cabe hacer un estudio
adicional, consistente en crear una animación
Modellus, que debe simular un movimiento
uniformemente acelerado como el del movimiento del
carrito. Los datos experimentales obtenidos en el
experimento con sensores se usan para construir el
modelo físico-matemático de la animación y se puede
lograr un
excelente grado de concordancia entre el movimiento real
del carrito (filmado) y el movimiento uniformemente
acelerado de una partícula virtual.
Clic
aquí para consultar los detalles de este
análisis experimental y acceder a la animación. |
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Finalmente, conviene trabajar expresamente la adopción de
diferentes sistemas de referencia inerciales (SRI) para
estudiar los mismos movimientos, superando la tendencia
natural hacia un SRI preferente, cuyo origen espacial se
suele hacer coincidir con la posición inicial del móvil
(es decir, elegido de tal forma que para t = 0,
x = 0) y
cuyo criterio de signos procura que las posiciones que
ocupa y a ser posible también sus velocidades sean
positivas. Al estudiar los mismos movimientos
adoptando diferentes SRI los estudiantes quedan mejor
preparados para afrontar algunas situaciones un poco más
complejas como pueden ser movimientos con retroceso,
cruces, alcances y choques de objetos.
Clic
aquí para consultar los detalles de
experimentos que promueven estos objetivos. |
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