Cinemática en una dirección con aceleración constanteDr. Omar Olmos López

Nombres:__________________Matriculas:____________Calificación:___________

Instrucciones: A continuación se presentan una serie de actividades que tienen la intención de generar un conocimiento del tema cinemática en una dirección deberás realizar el proceso que se te indica para poder realizar la actividad de forma correcta.

Etapa 1 INSTALACION DE SOFTWARE

Si cuentas con un IPOD/IPAD/ IPHONE deberás descargar el software de VERNIER Video Physics. Puedes descargarlo del Apple Store.

http://www.vernier.com/products/software/video-physics/

Si cuentas con un teléfono celular que pueda grabar video puedes descargar TRAKER que te permitirá con tu teléfono móvil y computadora analizar el video que hayas capturado previamente. Puedes descargar el software en: http://www.cabrillo.edu/~dbrown/tracker/

Etapa 2 Adquisición de datos del video situación a analizar

Con ayuda de tu teléfono celular que puede tomar video, captura diferentes objetos que se mueven en línea recta.

Caso 1: Objeto que se lanza hacia arriba en forma vertical.

Para este caso 1 deberás seleccionar 3 objetos diferentes, y de cada objeto grabar el video del movimiento en caída libre, por ejemplo:

Objeto de mayor masa: ej. Pelota de Basketball

Objeto de masa intermedia: ej. Pelota de Volleyball

: Objeto de masa pequeña: ej. Pelota de tenis.

Caso 2: Objeto que se desplaza horizontalmente

Busca un objeto que se deslice sobre una superficie horizontal. De ser posible coloca una cinta métrica o regla para escalar posteriormente el video.

Caso 3: Objeto que se desplaza hacia arriba/abajo de un plano inclinado.

Busca un objeto que pueda deslizarse en un plano inclinado y con ello nos permita observar cómo se realiza este movimiento.

Etapa 2 Proceso de obtención de datos

1.- Con ayuda de tu celular, o cámara de video. Toma un video corto por cada objeto que hayas seleccionado. Ciudadano tener una escala para realizar la calibración del video más adelante, por ejemplo una regla o un metro.

De cada uno de los videos que realizaste, generarás el siguiente proceso de análisis. No olvides tener un metro o distancia que tengas su referencia de medida, la ocuparas en el proceso de análisis.

2.- Selecciona uno de los videos de las situaciones antes marcadas, y agrégalo a TRACKER a través de la opción ARCHIVO/IMPORTAR/VIDEO.

3.- Selecciona los fotogramas que utilizarás selecciona el icono de FOTOGRAMA y enseguida indica el fotograma inicial y final con el que se realizará el estudio.

4.- selecciona el botón de ubicar el sistema de referencias y colócalo en el punto donde el objeto inicia el movimiento

.

5.-Con el botón de calibración de la distancia , señala la referencia métrica, es importante este punto para que puedan medirse las distancias adecuadamente. Para ubicar los puntos, basta con arrastres los extremos de la VARA DE CALIBRACION a la referencia de medida que hayas seleccionado, como un metro. Da doble click en la leyenda de la vara de calibración para insertar la medida de referencia.

6.- Genera un modelo de análisis para ello utiliza el botón de CREAR/MASA

PUNTUAL para iniciar el proceso de análisis. Y a continuación deberás marcar los puntos del movimiento del objeto que deseas analizar. Solo deberás dar SHIFT+ENTER y se marcará un punto en cada fotograma, automáticamente el video avanzará. Realiza esta acción de forma subsecuente para todos los demás puntos.

Etapa 3 ANALISIS DE RESULTADOS

Con base a los resultados obtenidos deberás realizar el análisis de la información generada con el software de video análisis.

1.- Inserta los resultados obtenidos del software de video análisis de cada caso exportando para cada caso la imagen de la posición vertical y velocidad vertical.

Resultados de Cada Caso

Caso 1a, objeto de mayor masa.

Incluir Imagen de posición, velocidad, aceleración del objeto.

Caso 1b Objeto de masa intermedia

Incluir Imagen de posición, velocidad, aceleración del objeto.

Caso 1c Objeto de masa ligera

Incluir Imagen de posición, velocidad, aceleración del objeto.

2.- Explica la forma que tiene la gráfica de posición vertical y vs tiempo de cada caso. ¿Qué diferencias observas entre los tres gráficos, existen elementos comunes?

3.- Con los resultados obtenidos del video llena la siguiente tabla:

Caso Descripción (m)Masa aprox.

V1y

(m/s)(Al

Lanzarse)

t altura max V2y

En h maxH max

(m)

Objeto 1Objeto 2Objeto 3

4.- Con apoyo de los fotogramas de la caída del objeto realiza un montaje que muestre algunos puntos de la caída del objeto, que permita visualizar la forma de la caída del objeto y compárala con la gráfica generada por el software de alguno de los casos que estudiaste.

(preguntar al profesor como realizar esta secuencia)

5.- Explica la forma que tiene la gráfica de velocidad vertical (vy) vs tiempo y escribe la ecuación que genera el TRACKER para este moviendo. Solo tienes que dar doble click en la grafica y seleccionar el modelo que consideras es el más adecuado para los datos obtenidos.

5.- Realiza una secuencia de fotogramas y muestra en cada uno de ellos al vector de velocidad vertical, para que con ello puedas identificar la magnitud de la velocidad vertical en cada instante de tiempo.

6.- Explica la relación que tiene la velocidad vertical vy y el tiempo. Explica con tus propias palabras.

7.- Compara los resultados obtenidos con el software de video análisis con el modelo de caída libre con algún de los casos realizados (solo uno):

Datos de video Ecuaciones

V1y=_______m/s

thmax= _______ s

y1=______m

y2=_______m

V2y=_______m/s

Determina el valor de la gravedad a través de la ecuación de velocidad

Cálculos:

Determina el tiempo a la altura máxima del objeto a través de la ecuación:

tcaída calculado=____________s tiempo total en video t=________s

Determina la velocidad del objeto justo antes de tocar el suelo, con el valor de tiempo de caída calculado previamente:

V2y calculado=__________m/s , velocidad de video=__________m/s

Etapa 4 Caso 2 y 3

Enseguida mostrarás para los casos 2 y 3 las gráficas de V, a y x de los objetos que se deslizan en una superficie horizontal y sobre un plano inclinado. De igual forma señalarás las ecuaciones que pueden definirse de estas dos situaciones a través del TRACKER:

Gráficas X, V y a de Objeto deslizándose en un plano horizontal.

Gráficas X, V y a de Objeto deslizándose en un plano horizontal.

Resumen de ecuaciones de caso 2 y 3.

Variable cinemática Ecuación de objeto en plano horizontal

Ecuación de objeto en plano inclinado

X2

V2

¿Notas diferencias entre el comportamiento de los casos 2 y 3, respecto al objeto lanzado verticalmente?

¿Cómo es la gráfica de x vs t de los tres casos?

¿Y la de la v respecto al tiempo?

¿Finalmente la aceleración respecto al tiempo ?

Etapa 5 Conclusiones

Explica con tus propias palabras qué sucede con un objeto que cae, describe como cambia su posición vertical y su velocidad.

Menciona cómo es la aceleración de un movimiento que se lanza verticalmente.

Explica el efecto que tiene la masa al movimiento de un objeto que se lanza verticalmente.

Dibuja las gráficas del comportamiento de la posición, velocidad y aceleración de un objeto con aceleración constante, que pueden ser aplicadas tanto para un objeto en caída libre, un objeto que se desliza en una mesa, o un objeto que sube por un plano inclinado.

FIN.