Cuaderno delAlumno.

Disfruta de la física en el

PARQUE DE ATRACCIONESde Madrid

LA CLASE DE FÍSICA

MÁS DIVERTIDA

EJERCICIOS PRÁCTICOS PARA

APRENDER Y DIVERTIRSE

Introducción Las instalaciones de El Parque de Atracciones pueden ser utilizadas

como un excitante laboratorio de física al aire libre donde comprender

mejor y comprobar en primera persona los Principios Fundamentales de la

Física que has estudiado en clase.

Durante las actividades pondrás en práctica tus conocimientos

adquiridos sobre el movimiento, las fuerzas y la energía de una manera

atracciones.

realizando las mismas etapas que cualquier investigador en su trabajo

diario: observar, describir, estimar, medir, comparar, calcular, resolver,

analizar, crear, comprobar y obtener conclusiones.

Como resultado, la visita al parque de atracciones se transforma en la

clase más divertida de Física y en una experiencia inolvidable.

Las actividades van dirigidas tanto para el alumnado de la ESO

como para el de Bachillerato o Ciclos Profesionales. En cada una de las

atracciones se incluyen varios apartados:

conceptos implicados en su funcionamiento.

personales.

propuestos.

Tu profesor seleccionará las actividades y ejercicios más adecuados para

La mayoría de las actividades propuestas se pueden

realizar sin tener que montarse en las atracciones por lo que

no es imprescindible subirse a ellas.

ÍNDICE DE ACTIVIDADES EXPERIMENTALES

1. LÁNZATE DESDE LA LANZADERA

2. VUELA EN LAS CADENAS

3. EXPERIMENTA UN TORNADO

4. BALANCÉATE EN LA MÁQUINA

5. VIAJA EN EL TELEFÉRICO

1. LÁNZATE DESDE LA LANZADERADESCRIPCIÓN

el entrenamiento de los astronautas en condiciones de ingravidez.

libre desde unos 50 metros sin ningún peligro gracias a un innovador sistema

FUNDAMENTO

- El reposo en el punto más alto; v = 0.

- La caída libre con movimiento uniformemente acelerado hasta el

0

El tramo más interesante de todos es el de la caída libre. Todos los cuerpos

la gravedad para todos los cuerpos es la misma, independientemente de la 2, esto quiere decir que cada segundo de caída libre la

DATOS TÉCNICOS

DENOMINACIÓN LA LANZADERA-Altura total 46 m-Altura real de la caída libre 26 m-Velocidad máxima 22,6 m/s-Masa del elevador 1500 kg-Número de elevadores 3 perimetrales-Capacidad de cada elevador 4 personas-Potencia de cada elevador 75 kw

CUESTIONES Y OBSERVACIONES

1.

Rectilínea Circular Elíptica

2. ¿Cuál es el desplazamiento efectuado desde que te sientas en el elevador

hasta que llegas de nuevo a la base?

10m 0m

Uniforme Uniforme acelerado Acelerado

4.

2 2

5.

velocidad-tiempo.

Subida Subida Subida Subida

Caída libre Caída libre Caída libre Caída libre

Frenado Frenado Frenado Frenado

Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno

velocidad-tiempo.

7.

8.

lanzadera?

Energía potencial Energía elástica

Subida Subida Subida Subida

Caída libre Caída libre Caída libre Caída libre

Frenado Frenado Frenado Frenado

Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno

Subida Subida Subida

Caída libre Caída libre Caída libre

Frenado Frenado Frenado

Ninguno Ninguno Ninguno

Energía potencial Energía elástica

9.

ha detenido el elevador?

Energía potencial

10. Experimenta algún cambio tu masa en la caída libre.

Aumenta Disminuye Permanece constante Se anula

Nuestro peso Cero

MEDIDAS Y CÁLCULOS

1.

libremente justo antes de frenar:

2.

descenso.

Utilizando el tiempo que has medido en la caída libre y las ecuaciones del

movimiento, calcula la velocidad máxima que alcanzas en la lanzadera.

4. Suponiendo que los cuatro pasajeros del elevador tengan tu misma masa,

calcula el peso total del elevador y el trabajo realizado por el motor para

subirlos.

T ascender = s T caída libre = s

V ascenso

V máxima

V decenso

5.

potencia calculada es menor que la potencia máxima.

más alto de la Lanzadera.

7.

8. ¿Cuál es la velocidad que llevas al caer respecto de tu asiento? Si la caída

2

9. Calcula la energía mecánica cuando te encuentras a 20m del suelo. ¿Se

¿Y en el ascenso?

10.

para la velocidad máxima de caída?

EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS

MEDIDA DE LA ALTURA

bolita del medio.

MEDIDA DE LA ACELERACIÓN

frenar.

COMPROBACIÓN DE LA INERCIA

- Cuando llegues a la cima de la Lanzadera, coloca una moneda de 5

durante la caída libre. Escribe tus observaciones.

- Prepara un bote de plástico, del tipo de las pelotas de tenis, con diferentes

rápidamente el bote y observa si todas las pelotas caen a la vez o si las

más “pesadas” caen antes.

- Llena un vaso de plástico con agua hasta la mitad de su capacidad.

le ocurre al agua antes de la frenada y justo en el momento de la brusca

frenada. Escribe tus observaciones.

2. VUELA EN LAS CADENASDESCRIPCIÓN

El movimiento circular que describen las sillas voladoras tiene sus riesgos,

por eso al sentarte en ellas debes colocarte la barra de seguridad para que al

girar rápidamente no te deslices ni salgas despedido. A medida que aumenta

la velocidad comprobarás como los asientos se inclinan debido a la fuerza

FUNDAMENTO

Los movimientos circulares se caracterizan por su trayectoria circular y las

siguientes magnitudes.

-Velocidad angular (w): ángulo que describen las sillas por unidad de

-Velocidad lineal: v = w·radio

-Aceleración normal o centrípeta:

de la velocidad an = v2

-Fuerza centrípeta: según la 2ª Ley de Newton todo cuerpo acelerado

resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo Fc = m·ac.

DATOS TÉCNICOS

DENOMINACIÓN LAS CADENAS-Radio de giro 5 m-Longitud de la cadena 4 m-Tiempo por cada vuelta 6 s-Inclinación de las sillas 30º-Velocidad 11 rpm-Potencia del motor giro 60 kw

CUESTIONES Y OBSERVACIONES

1.

2.

A B C

¿Observa si se inclinan lo mismo los asientos que están vacíos que los que

4.

5.

angulares es:

WA = WB

WA < WB

WA > WB

Cuando estás girando con una velocidad angular constante, ¿cambia alguna

propiedad de la velocidad lineal?

Ninguna

7,

EcA = EcB EpA =Ep B

EcA < EcB EpA > EpB

EcA > EcB EpA < EpB

A B

8.

fuerza centrípeta cuando estás girando.

A B C

9.

10.

Potencial

MEDIDAS Y CÁLCULOS

1.

periodo del movimiento.

T 2 vueltas = s T = s

2. Calcula la frecuencia de giro.

-1

4. Utilizando el valor de la velocidad obtenido, calcula el valor de la energía

5.

VA = VB VA = 2 · VB VB = 2 · VA

A B

Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre ti. Representa las componentes

7.

Calcula la fuerza centrípeta que actúa sobre ti.

8.

2

= º

T = N

9.

10.

Ninguna Lineal Centrípeta Tangencial

EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS

MEDIDA DE LA ACELERACIÓN ANGULAR

cuerpo.

cuando ya ha descrito varias vueltas y va más rápido.

- Anota los valores máximos y mínimo.

ESTIMACIÓN DEL ÁNGULO MÁXIMO

- Sin montarse en las sillas y desde fuera, espera a que haya empezado a

moverse y realizado varias vueltas.

- Estima el ángulo máximo que se inclinan las sillas respecto al eje vertical.

- Compara este ángulo con el obtenido en la experiencia anterior.

3. EXPERIMENTA UN TORNADODESCRIPCIÓN

Sentirás fuerzas varias veces superior a tu peso, semejantes a las que sufren los

pilotos acrobáticos durante sus maniobras en vuelo o los pilotos de Formula I al

trazar las curvas en los circuitos.

FUNDAMENTO

E = E

Las fuerzas que actúan sobre ti durante un looping son:

- Tu peso: P = m · g

centrípeta y es la que te obliga a mantener una trayectoria circular sin caerte.

Ftotal = Fc = m·ac

DATOS TÉCNICOS

DENOMINACIÓN EL TORNADO-Longitud del tren 14 m-Longitud del recorrido 800 m-Altura inicial 26 m-Longitud 1ª rampa 40 m-Altura 1er looping 18 m-Altura 2º looping 15 m -Velocidad punta 22 m/s-Masa del Tren 10 Tm-Nº de pasajeros/tren 24 en paralelo-Potencia del motor 240 kw

CUESTIONES Y OBSERVACIONES

1. Realiza un esquema de todas las fuerzas que intervienen, incluida la de

rozamiento, en la primera subida. Dibuja las componentes vertical y horizontal

del peso.

2.

rampa muy inclinada?

Dibuja todas las fuerzas que actúan al describir un rizo vertical en el punto

más alto y en el punto más bajo.

4.

ocurriría si el segundo rizo estuviese a una altura mayor que el primero?

5. Si llevas en la mano un vaso de agua en el punto más alto de un looping ¿Se

derramará el agua del vaso?

la energía perdida por rozamiento entre la primera y la segunda cima?

7. Completa el texto con las siguientes palabras:

Potencial

Cuando el tren se encuentra en el punto más alto, se consigue el valor máximo

de energía …............. Al comenzar el descenso se transforma en energía

….............. En el punto más bajo del recorrido la energía ….........…es máxima.

Cuando el tren se ha detenido toda la energía …..........… se ha disipado en

forma de energía ….............

8.

9.

trabajo realizado por el motor?

10. ¿Cuándo te sientes más ligero en las subidas o en las bajadas?

MEDIDAS Y CÁLCULOS.

1.

superior a la velocidad máxima?

t =....s L=....m

2. Calcula la máxima energía mecánica máxima que adquiere el tren lleno de

pasajeros.

E mecánica =....J

Estima la longitud total del tren y mide el tiempo que tarda desde que

empieza hasta que termina de pasar por un punto determinado de su recorrido.

Calcula su velocidad instantánea.

4.

su recorrido?

5.

t =....s L =....m

A partir de la fuerza centrípeta deduce la velocidad en el punto más alto del

primer looping.

Fc =....m · v2

7. La espiral consiste en un giro del tren entorno al rail. Calcula la fuerza

centrípeta y compárala con tu peso.

Datos: Radio de giro = 1,5m T invertido= 1,5 s

8.

Estima sus valores.

9.

recorrido.

10. Desde que altura mínima debe caer el tren para describir un looping

completo.

H0=2R

EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS

MEDIDA DE LA ALTURA MÁXIMA

- Sitúate en frente de la rampa de subida.

MEDIDA DE LA VELOCIDAD MEDIA

- Espera a que empieces a descender para poner en funcionamiento el

MEDIDA DE LA VELOCIDAD INSTANTÁNEA

- Sitúate en el suelo justo frente de punto determinado de la trayectoria.

- Estima la longitud total del tren con los doce vagones para determinar la

velocidad instantánea del tren.

4. BALANCÉATE EN LA MÁQUINADESCRIPCIÓN

consiste en una plataforma circular unida a un eje de 20m de

cuerpo un movimiento oscilatorio, que te eleva de un lado a otro como un gran

FUNDAMENTO

análisis vamos a prescindir del movimiento giratorio y centrarnos en el

DENOMINACIÓN LA MÁQUINA-Tiempo de oscilación 6-8 s-Ángulo de inclinación máximo 180º-Masa 10 Toneladas-Capacidad máxima 40 personas-Radio de giro ~20m-Potencia del motor 73,5 kw

DATOS TÉCNICOS

CUESTIONES Y OBSERVACIONES

Importante: ¡Tener en cuenta solo el movimiento oscilatorio!

1.

otro.

2.

Rectilíneo Uniforme Rectilíneo Acelerado

¿Y respecto a los que están sentados enfrente de ti?

Rectilíneo Acelerado No hay movimieto

El espacio recorrido por

con el desplazamiento.

VERDADERO FALSO

4.

suelo frente al tiempo.

A B C

5.

realizar medio ciclo de recorrido.

A B C D

velocidad mínima?

A B C

A B C

7.

A B C

A B C

8. Selecciona el sentido de la fuerza de rozamiento de la rueda motriz necesario

para que frene la plataforma.

A B C

9. Selecciona el sentido de la fuerza impulsora de la rueda motriz para acelerar

.

A B C

10.

Energía del motor Energía ruega motriz

Energía de la barca en el punto más bajo

Energía de la barca en el punto más alto

MEDIDAS Y CÁLCULOS

1.

periodo.

2. Calcula la frecuencia, y la velocidad angular de un movimiento circulara

uniforme con la misma frecuencia y el mismo radio de giro, expresada en

Estima el radio de giro o consulta la tabla de datos y calcula el valor de la

velocidad lineal en el punto más bajo.

4. Dibuja el vector velocidad en las diferentes posiciones.

Tiempo 5 oscilaciones =....s Periodo T =....s

-1

v =

Bajando Hacia la derecha Subiendo

5.

pasajero?

A B C

Estima la altura máxima que alcanzas respecto al suelo ¿Cuál es tu energía

mecánica en este punto?

7.

bajo del recorrido.

8.

9. Teniendo en cuenta el rozamiento, ¿cuál es la energía total que se disipa

resultado en julios y en calorías.

10. ¿Cuánta fuerza soporta el pivote central que sujeta a la máquina, en el

Altura h =....metros Emecáncia=....julios

Potencia =....Kw =....CV