1. Examen cualitativo del movimiento en la pista parabólica

Haga clic en el botón para avanzar/detener. Arrastre el patinador con el ratón para

colocarlo su punto de referencia superpuesto a la pista cerca al extremo izquierdo de

ésta. El patinador adaptará su orientación a la de la pista y quedará en estado de

reposo. Haga clic de nuevo en el botón para avanzar/detener y de esta forma iniciar el

movimiento; el patinador quedará deslizándose de ida y vuelta a lo largo de la pista.

Observe cualitativamente las variaciones en su rapidez, tanto observando directamente

al patinador, como relacionando esa observación con el movimiento de la aguja del

velocímetro. Explique el comportamiento del móvil en base a energía, ayudándose del

gráfico de barras.

Cuando el patinador está a cinco metros del suelo su velocidad es 0 y a medida que

desciende la velocidad aumenta hasta llegas a 10m/s al llegar al nivel del suelo,

cuando inicia el descenso la velocidad aumenta hasta llegar a 0 cuando está a cinco

metros de altura. Mientras la energía cinética aumenta la potencia disminuye y

viceversa.

2. Examen cualitativo del movimiento en la pista montaña rusa

Mediante el selector de tipo de pista, seleccione la pista montaña rusa. Efectúe el

mismo procedimiento que se realizó para la pista parabólica en el ítem 1.

Se presenta el mismo fenómeno que en el punto uno.

3. Examen cuantitativo de puntos notables en la pista montaña rusa 3.1. Punto de retorno Las líneas de división horizontales de la cuadrícula marcan altura sobre el

terreno. Coloque el punto de referencia del patinador en el punto donde la línea de altura 1 m intersecta la pista. Inicie el movimiento a partir de esa posición. Observe el punto de máximo desplazamiento en el extremo derecho del recorrido (punto de retorno). Registre su altura.

Repita el anterior procedimiento para alturas iniciales de otros valores y llene la

siguiente tabla con los valores medidos para la altura del punto de retorno derecho:

yo (m) y retorno (m)

1 1

2 2

3 3

4 4

5 5

3.2. Puntos de extremos locales

Use el conmutador de cámara normal/lenta para seleccionar cámara lenta. Coloque el punto de referencia del patinador en el punto donde la línea de altura 5 m intersecta la pista. Ese lo llamaremos el Punto A. Inicie el movimiento a partir de esa posición. Los Puntos B, C y D serán los otros tres puntos donde la pista tiene extremos locales

(ver siguiente figura).

Procederemos a medir la rapidez del móvil en el punto B. Para ello, haga clic en el

botón para avanzar/detener un poco antes de que el móvil llegue a B, luego haga clic

en el botón para paso varias veces hasta que el punto de referencia del patinador

quede ubicado en la posición del punto B. En ese momento puede usted tomar la

lectura de rapidez en el velocímetro. Haga algo semejante para medir la rapidez con

que el móvil pasa por los puntos C y D. Registre sus valores en una tabla.

Desarrolle el modelo teórico que permite predecir las velocidades de los puntos B, C y

D a partir de la posición del punto A. Agregue columnas a la tabla para que quede de

esta manera:

PUNTO

RAPIDEZ

EXPERIMENTAL

(m/s)

ALTURA (m)RAPIDEZ

TEORICA (m/s)

ERROR

PORCENTUAL

B 10 0 0 10

C 6 3 7,75 -1,745966692

D 8,8 0,1984 2,0 6,808016064

Donde el error porcentual es la discrepancia de la rapidez experimental en cada punto con respecto a la rapidez teórica. Nota: para medir la altura del punto D use la regla virtual, pues este punto no coincide

con ninguna de las líneas de la cuadrícula de la imagen del simulador).

4. Examen detallado del movimiento en la pista para descenso

Usando el control deslizante para masa del patinador, ajuste el mínimo valor de masa.

Mediante el selector para tipo de pista active la pista para descenso (la del centro). Ahora

examinaremos el movimiento que toma lugar si liberamos el móvil desde el punto de altura

𝑦0=7 m. Se trata de llenar la siguiente tabla:

y (m)v experimental

(m/s)

7,0 0,0

6,0 4,3

5,0 6,1

4,0 7,8

3,0 9,0

2,0 10,0

1,0 11,0

0,0 12,0

Las lecturas de velocidad para cada altura se pueden tomar aplicando el método usado en el ítem 3.2 (pausa y pasos en cámara lenta hasta llegar al punto preciso).

Independiente de estos datos, desarrolle el modelo puramente teórico para obtener una

ecuación que exprese la velocidad en función de la altura de cualquier punto de la

pista: 𝑣=(𝑦) . Nota: este paso consiste en resolver el siguiente problema simbólico:

Una pista curva sin rozamiento está ubicada dentro del campo gravitatorio g de modo que su plano es vertical. Un pequeño cuerpo es apoyado sobre ella en un punto de altura y0 y liberado desde el reposo. Determine la rapidez del cuerpo en el instante que pasa por un punto de altura y en la pista. Energía Cinética: ½mv² Energía Potencial: mgh

La función (𝑦) resulta ser no lineal. Para transformarla en una función lineal, elévela al cuadrado. El resultado será de la forma 𝑣2=(𝑦) , donde q es una función lineal, o sea de primer grado en la variable y. Ahora vamos a confrontar los resultados experimentales contra el modelo teórico.

Aplicaremos el método profesional para análisis de datos experimentales, que consiste

en determinar una fórmula matemática empírica que represente fielmente esos datos.

Se busca en lo posible que sea una función lineal, lo cual con frecuencia es fácil de

lograr mediante cambios apropiados de variable. Los análisis teóricos nos llevan a

ensayar, para este experimento, un ajuste de datos experimentales de la siguiente

forma: marque las parejas ordenadas de la tabla como puntos en un plano cartesiano,

donde el eje X represente la altura y en metros y el eje Y represente la rapidez al

cuadrado 𝑣2 en m2/s2 (es necesario agregar a la tabla una columna con las

velocidades experimentales al cuadrado). Luego superponga en la misma gráfica la

recta de regresión lineal, es decir, la recta que mejor se aproxime a esos puntos según

el criterio de los mínimos cuadrados. Solicite a la hoja de cálculo que exhiba la

ecuación de la recta obtenida. Entonces, en lugar de comparar cada velocidad

experimental contra la correspondiente teórica, se hace una única comparación global

entre la pendiente experimental de la relación 𝑣2 versus y y la pendiente de la misma

relación proveniente del análisis teórico. Consigne los resultados en la siguiente tabla:

PENDIENTE

EXPERIMENTAL

PENDIENTE

TEORICA

ERROR

PORCENTUAL

7,0 0 7,0

6,0 0,9245 5,1

5,0 1,8605 3,1

4,0 3,042 1,0

3,0 4,05 -1,1

2,0 5 -3,0

1,0 6,05 -5,1

ANALISIS DE RELACION V² versus Y

Donde el error porcentual es la discrepancia de la pendiente experimental con respecto a la

pendiente teórica. Nota: esas pendientes tienen unidades, que usted debe incluir en las casillas.

5. Efecto de la masa en el movimiento

Usando el control deslizante para masa del patinador, ajuste el máximo valor de masa. Con la

misma pista, la de solo descenso, repita el procedimiento completo del ítem 4. Para el mismo

valor de la posición inicial: 𝑦0=7 m. Explicar resultados en base a la teoría.

y (m)

v

experimental

(m/s)

7,0 0,0

6,0 4,3

5,0 6,1

4,0 7,8

3,0 9,0

2,0 10,0

1,0 11,0

0,0 12,0