UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MEXICO

ASIGNATURA: FISICA

UNIDAD 2.

ACTIVIDAD 2. Practica 1 Caída libre

ALUMNO: MARIA TERESA APARICIO TELLO

MATRICULA: AL13500056

GRUPO: TA-TFIS-1402S-B1-002

PRÁCTICA 1. CAÍDA LIBRE

Esta actividad es colaborativa por lo que tu Facilitador (a) deberá dividir al grupo en equipos de 3 a 5 estudiantes, asignar a cada equipo un número que lo identifique y por último dar el número de equipo a sus estudiantes. Comiencen a trabajar en equipo y realicen lo siguiente:

1. Describan el procedimiento para instalar Tracker1

* Recuerden instalar Quicktime y Java22. Descarguen el video Balón en caída libre3 que se encuentra en el aula virtual.3. Describan la forma de abrir el video en Tracker. *Para realizar la descripción pueden incluir imágenes. 4. Describan los siguientes puntos:

El procedimiento para obtener los datos de la posición horizontal conforme cae el balón: obtener la trayectoria de la masa puntual, colocación de los ejes y la regla, la posición del balón, cómo marcar y obtener los datos. 1.-Recuerden que al descargar Tracker deben colocarlo en el escritorio. 2 Se recomienda descargar los programas directamente de la siguiente página: http://www.dgeo.udec.cl/~andres/Tracker/

3 La fuente de consulta para el video es: http://www3.science.tamu.edu/cmse/videoanalysis/balldrop.aviEducación Superior Abierta y a Distancia • Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales 5

¿Cómo se obtiene el tiempo de caída? ¿Cómo graficar la posición contra el tiempo utilizando una hoja de cálculo? ¿Cómo se obtiene la ecuación de la gráfica anterior? Indiquen la confiabilidad usando R2 ¿Cómo obtener la gráfica de la velocidad contra el tiempo para encontrar la aceleración? Obtengan la ecuación de la gráfica anterior e indiquen la confiabilidad. Describan cómo modelar el movimiento del balón con el constructor de

5. Reporten su práctica de acuerdo con la estructura textual predeterminada. Modelo Analítico de Partícula de Tracker usando las ecuaciones y parámetros anteriores. 6. Nombren a un(a) representante de equipo para que sea el (la) encargado(a) de subir su trabajo a la base de datos y esperen los comentarios de sus compañeros(as).

7. Lean todas las aportaciones que realicen los demás a su trabajo y ustedes también descarguen y comenten los trabajos de los otros equipos.

8. Una vez que la mayoría de sus compañeros(as) haya hecho comentarios a su trabajo, organícense nuevamente con su equipo y elaboren una segunda versión considerando las aportaciones, de tal manera que puedan mejorar su documento. *Recuerden respetar las observaciones de sus compañeros(as) y tratar de complementarlas con acierto. 9. Por último, cada integrante del equipo debe subir la segunda versión del reporte a la base de datos para que pueda ser evaluado.

OBJETIVO:Estudiar el movimiento de caída libre de un cuerpo.

INTRODUCCION

CAÍDA LIBRESe conoce como caída libre cuando desde cierta altura un cuerpo se deja caer para permitir que la fuerza de gravedad actué sobre el, siendo su velocidad inicial cero.

En este movimientos el desplazamiento es en una sola dirección que corresponde al eje vertical (eje "Y"). Es un movimiento uniformemente acelerado y la aceleración que actúa sobre los cuerpos es la de gravedad representada por la letra g, como la aceleración de la gravedad aumenta la velocidad del cuerpo, la aceleración se toma positiva.

En el vacío, todos los cuerpos tienden a caer con igual velocidad. Un objeto al caer libremente está bajo la influencia única de la gravedad. Se conoce como aceleración de la gravedad. Y se define como la variación de velocidad que experimentan los cuerpos en su caída libre. El valor de la aceleración que experimenta cualquier masa sometida a una fuerza constante depende de la intensidad de esa fuerza y ésta, en el caso de la caída de los cuerpos, no es más que la atracción de la Tierra.

Todos los cuerpos con este tipo de movimiento tienen una aceleración dirigida hacia abajo cuyo valor depende del lugar en el que se encuentren. Los cuerpos dejados en caída libre aumentan su velocidad (hacia abajo) en 9,8 m/s cada segundo.La aceleración de gravedad es la misma para todos los objetos y es independiente de las masas de éstos.

En la caída libre no se tiene en cuenta la resistencia del aire. Si se desprecia la resistencia del aire y se supone que aceleración en caída libre no varía con la altitud, entonces el movimiento vertical de un objeto que cae libremente es equivalente al movimiento con aceleración constante.

1.-Recuerden que al descargar Tracker deben colocarlo en el escritorio. 2 Se recomienda descargar los programas directamente de la siguiente página: http://www.dgeo.udec.cl/~andres/Tracker/

Después de que se llena la barra de avance, se despliega el programa

Para abrir el video se hace lo siguiente:

Al termino de ejecutar el programa en la barra de menús elijo archivo y al desplegarse una plantilla flotante, elijo nueva pestaña y en barra de herramientas, un clic en el ícono de open, se despliega una plantilla, elegir buscar y elegir el archivo en la ruta de donde se guardó, clic al ícono del video Balón en caída libre (Fis_Balon_en_caida_libre), y esperar a que termina de cargar el video.

Pantalla negra y un párrafo de letras color blancas, dar clic en la barra de abajo, en reproducir el video

la barra empieza a llenarse color azul cielo, y al termina de llenar la barra, pasa el video en el cual una persona desde lo más alto que alcanza con su mano, deja caer un balón.

Se define el segmento del video que vamos a analizar el video indica donde inicia el segmento y el otro indica en donde acaba (cuadro inicial 150, cuadro final 170).

Insertar un sistema coordenado que convierte posiciones de imágenes en pixeles a una escala de coordenadas globales. Se mueve el eje de coordenadas y se coloca en el centro del balón, luego se inserta una barra de calibración que nos dé una referencia de las distancias en el video.

Generar las trajectoria esto se realiza en el menu de treyectorias de masa puntual, le cambiamos el nombre a Balón, la trayectoria la realizaremos de forma automatica esto se realiza presionando las teclas ctrl+shift

y clic en el centro del balón, posteriormente seleccionamos el cuadro y lo ampliamos hasta tener la referencia total de la imagen. Le damos en el boton de buscar y empezara a trazar la trajectoria del balón.

¿Cómo se obtiene el tiempo de la caída? En los datos obtenidos en la gráfica cambiamos con respecto a “y” y el tiempo y nos da como resultado del

tiempo de la caída de 0.65 seg.

¿Cómo graficar la posición contra el tiempo utilizando una hoja de cálculo?

Seleccionamos todos los datos y con clic derecho seleccionamos con precisión total y así arrastra a una hoja de cálculo.

¿Cómo se obtiene la ecuación de la gráfica anterior e indiquen la

confiabilidad usando R2?

Utilizar la herramienta de análisis de datos.Seleccionar pestaña de ajustes.Seleccionar el modelo matemático de parábola.Se cambia la desviación a coeficiente de correlación

¿Cómo obtener la gráfica de la velocidad contra el tiempo para encontrar la aceleración?

Es necesario modificar los datos de la tabla seleccionado la velocidad y la aceleración.

Obtengan la ecuación de la gráfica anterior e indiquen la confiabilidad.

y= A*t + B

Describan cómo modelar el movimiento del balón con el constructor deModelo Analítico de Partícula de Tracker usando las ecuaciones y parámetros anteriores.

Para modelar el moviemiento del balón se siguieron los siguiente procedimientos en el software tracker.

Se crea un modelo analitico de la particula todos los datos se toman respecto a “y”Se copian los paramteros obtenidos de A B C de la parabola.Se copia la formula y se ejecuta el programa, una vez verificado se mnuestra en el video cual es la trayectoria del balón a seguir.

Conclusiones.El programa Tracker, la utilización con el podemos realizar cálculos y podemos demostrar los modelos en una forma práctica y confiable. En esta actividad se aprendió a tener en cuenta todos los elementos que conforman el video, de cómo se debe buscar una referencia para tomarlo como medida estándar y se pueda hacer el cálculo por pixeles yLlevar a cabo esta práctica de Física.

Bibliografía

http://www3.science.tamu.edu/cmse/videoanalysis/balldrop.aviEducación Superior Abierta y a Distancia • Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales 5

http://es.scribd.com/doc/62773221/Guia-rapida-para-el-uso-del-Tracker-

DATOS:

El procedimiento para obtener los datos de la posición horizontal conforme cae el balón: obtener la trayectoria de la masa puntual, colocación de los ejes y la regla, la posición del balón, cómo marcar y obtener los datos.

Ya que tenemos el video, con los botones paso atrás, tamaño de paso y paso adelante, podemos elegir en donde vamos a llevar a cabo la obtención de datos, ahora vamos a poner un sistema de coordenadas, en la barra de herramientas se elige el ícono mostrar/ocultar los ejes de coordenadas, luego se fija el cuadro de referencia de origen y el ángulo se arrastra el origen (eje x) para fijar el cuadro de referencia y el ángulo, la escala de video junto con el Se busca una referencia en donde se pueda ubicar esta barra de calibración, creo que debemos buscar la referencia que se encuentra a un lado de la puerta:

Le damos la medida de un metro (100 cms.), ya insertado nuestro eje de coordenadas con la vara de calibración, ahora vamos a la opción, en la barra de menús, de trayectoria, nuevo luego nuevo, masa puntual, cuando le damos un clic, aparece una plantilla en donde de muchas opciones seleccionamos nombre y le puse balón, lo que sigue es trayectoria automática (o manual) se despliega una plantilla, vamos a delimitar un patrón de pixeles de nuestro interés, para que busque cuadro por cuadro y determine su posición, con control + shift, luego control + shift, el cursor se vuelve un circulo, y lo posicione en el centro de patrones de pixeles, aparece un circulo, lo arrastro para que cubra la circunferencia área del balón, ahora vamos a definir el área para que el programa realice la búsqueda, hay un cuadro alrededor del círculo, lo hago grande para dar el área de búsqueda de pixeles, ya definido le decimos al programa que busque, le damos clic al botón en donde estábamos (centro de balón) el programa empieza a comparar el patrón de pixeles con su alrededor, aquí se tardo un buen rato, para definir la trayectoria del balón.

ANÁLISIS DE DATOS:

Después sigue el análisis de datos, se cierra la ventana de trayectoria, y vemos una tabla de datos en donde está el desplazamiento del balón, y desde aquí ya podemos realizar las actividades que se nos piden en la práctica.

¿Cómo se obtiene el tiempo de caída?Cuando el programa tracker nos ha creado una tabla de datos en las cuales nos da el desplazamiento del balón, tanto en eje y como en y; cuando ya tenemos esta información podemos ir en cómo obtener el tiempo de caída, vamos a pedirle que nos dé el desplazamiento conforme a y, y el tiempo, en la grafica que se presenta se puede observar que el punto de caída del balón es de 0.634 segundos.

Es así como ya sabemos que el tiempo de caída del balón es R: 0.634 segundos

RESULTADOS:

¿Cómo graficar la posición contra el tiempo utilizando una hoja de cálculo? El programa tracker de forma automática, nos puede crear precisamente esas graficas, podemos solamente copiar todos los datos, click derecho copias, precisión total, así copiamos las tablas en que nos da la información de los ejes “t”, “x” y “y”, y las pegamos en el programa de Excel (que es el que tiene la hoja de cálculo), y ya teniendo la información en Excel solamente seleccionamos los datos y luego vamos a la pestaña de insertar, buscamos el grupo de gráficas y elegimos la gráfica que deseamos, le damos un clic con el botón izquierdo y podemos ver que (si hemos seleccionado la misma gráfica que nos presenta el programa) nos presenta la misma gráfica, parece sencillo ¿no? pero si hay que hacer mucha “talacha” para poder obtener el desarrollo.

¿Cómo se obtiene la ecuación de la gráfica anterior? Indiquen la confiabilidad usando R2. En el programa tracker vamos a seleccionar la herramienta de análisis de datos, en la imagen le ponemos doble click, se habrá la ventana de análisis de datos, para obtener la ecuación de R2, vamos a la pestaña donde dice ajustes y en la parte de abajo nos abre una ventana, donde se puede buscar el modelo matemático, tipo de ecuación que va a describir el movimiento del eje de las y (para este caso), para esto en nombre del ajuste elegimos un modelo en forma de parábola, para obtener valor de R2 en donde dice desviación RMS (Deviation), vamos a elegir que nos presente los valores de R2 (correlation coefficient), después de darle clic nos va a presentar que la R2 tiene un valor de 1, bastante, le damos un clic en ecuación, se despliega una ventana en donde se nos presenta el modelo matemático, del lado derecho nos presenta los parámetros y los valores que corresponde a cada uno (a,b y c), que están definiendo nuestra ecuación de este ajuste.

¿Cómo obtener la gráfica de la velocidad contra el tiempo para encontrar la aceleración?En el programa de tracker, en donde está la gráfica, le damos un doble clic y aparece una plantilla con muchas opciones, de esta plantilla vamos a seleccionar la opción de vy: componente y de la velocidad, para graficar la velocidad en el eje de las “y” con respecto al tiempo, también en esta plantilla podemos elegir la opción “a: magnitud de la aceleración”, está nos la da en forma automática, y se grafica contra el tiempo; como se no está pidiendo velocidad contra el tiempo = a aceleración, entonces debemos encontrar de forma manual la velocidad, vamos a la tabla de datos y copiamos estos, luego de esta tabla le damos un clic a la pestaña de datos y pedimos que nos dé solo los de velocidad.

Obtengan la ecuación de la gráfica anterior e indiquen la confiabilidad.

La aceleración es igual a la diferencia de velocidades entre una diferencia de tiempos, así se puede calcular la aceleración, pero el mismo programa de tracker nos lo da, así que vamos a la pestaña de datos y se lo pedimos, así nos da los valores de la aceleración de la caída del balón y en forma automática se da la grafica en donde se indicara la confiabilidad de la misma al ser calculada la aceleración por medio de la lógica del programa tracker, (o al menos eso es lo que entendí y así lo creí).

Describan cómo modelar el movimiento del balón con el constructor de Modelo Analítico de Partícula de Tracker usando las ecuaciones y parámetros anteriores. En tracker le pedimos que nos grafica “x” con respecto al tiempo, vamos a trayectoria, nuevo, modelo analítico de partículas, clic y cramos el modelo le cambiamos el nombre; modelo caída balón, copiamos los datos con la descripción de la caída del balón, primero “x”, en este caso es cúbica, y dejamos en “0”, para luego graficar y y obtener la ecuación para y, ya la teníamos, buscamos la parábola, copiamos los valores “y” lo pegamos en nuestro modelo, se añaden los parámetros, m= a, b, y c; copiamos la formula que nos da los valores de y y la pegamos en el modelo, una vez hecho esto, lo aplicamos al modelo que creamos para producir la caída del balón, se puede reproducir y nos da el modelo del balón.

CONCLUSIONES

Esta actividad me llevo mucho tiempo realizarla, tuve que investigar mucho, practicar la caída del balón a través del programa Tracker, y aún tengo mis dudas de que si me quedo bien, pero creo que ya le entendí como se pueden llevar a cabo las practicas que siguen, espero que en ellas no haya que describir todo lo que tuvimos que describir aquí y que solamente nos vayamos directo al desarrollo de la investigación.

Es una sorpresa para mí, el haber utilizado el programa Tracker, que me permitió llevar a cabo esta práctica de Física, para la obtención de los datos y el cálculo de la caída de un balón, es algo muy superpadre el poder utilizarlo, ya comprendí como es que se buscan los datos, como se debe tener en cuenta todos los elementos que conforman el video, de cómo se debe buscar una referencia para tomarlo como medida estándar y se pueda hacer el cálculo por pixeles.

BIBLIOGRAFÍA:

LIBRO:Wilson, Jerry D. & Buffa, Anthony J. (2003) Física 5a. edición.- México. Pearson Prentice Hall.

PÁGINAS CONSULTADAS:

Difusión.df.uba.ar.- Recuperado de http://difusion.df.uba.ar/ConectarIgualdad/manual-rapido-tracker.pdf.

Guía rápida para el uso de Tracker. Marzo del 210.- Recuperado de http://es.scribd.com/doc/62773221/Guia-rapida-para-el-uso-del-Tracker-Marzo-del-2010

Cabrillo.edu.- Recuperado de http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/tracker_help_es.pdf.FS.-Foroslot.com, el portal del eslot.- Recuperado de http://www.foroslot.com/forums/index.php?

showtopic=9337Bligoo.com.- Recuperado de

http://cienciasnaturales7mobasico.bligoo.com/content/view/852409/Caida-libre-Definicion.html

Física en Línea.- Recuperado de https://sites.google.com/site/timesolar/cinematica/caidalibreTracker, Video Analysis and Modeling Tool.- Recuperado de

http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/