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Prácticas de cinemática y dinámica usando el cronovibrador
JOSÉ ANTONIO MARTÍNEZ PONS |
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Se plantea una serie de experiencias básicas para la física de Bachillerato utilizando un cronovibrador, un dispositivo barato, preciso y más versátil que sistemas mucho más sofisticados. |
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Introducción
El estudio de los movimientos requiere un registro lo más significativo posible de posición y tiempo, aunque hoy día existen en el mercado dispositivos muy precisos, tales como las puertas fotoópticas o los registradores de posición basados por ejemplo en rayos infrarrojos.
Además de caros, estos dispositivos no tienen un manejo sencillo y suelen requerir el auxilio de un dispositivo informático. Además, las puertas fotoópticas dan en general, salvo en movimientos periódicos, una única medida, lo que requiere o disponer varias de estas puertas en serie o repetir varias veces el experimento procurando mantener las mismas condiciones iniciales si se quiere hacer un seguimiento en continuidad del movimiento.
El humilde cronovibrador proporciona un registro casi continuo del movimiento estudiado, presentando como dificultades básicas:
1. Detección del punto 0.
2. Rozamiento de la cinta con el carril.
Ambas dificultades pueden minimizarse, especialmente la segunda, trabajando con cuidado y con los aparatos en perfecto estado, así como buscando tensiones, fuerzas, relativamente altas.
El cronovibrador es un marcador de tiempos. Tiene la ventaja de proporcionar un registro simultáneo de posición y tiempo, además, su manejo es sencillo, se presta a pocos errores y su uso ofrece gran flexibilidad.
Objetivos
• Analizar cualquier tipo de movimiento rectilíneo.
• Deducir leyes relacionadas con los mismos.
Material
• Cronovibrador.
• Carrito.
• Pesas y porta pesas.
• Polea.
• Hilo de bramante.
• Carril.
Incidencias- Se traba la cinta. Hay que repetir el experimento.
- Al final los puntos parece que vuelven a agruparse. El portapesas ha tocado el suelo o se ha enganchado y el régimen de movimiento ha cambiado. Pueden despreciarse estos, si se distingue con claridad donde comienza la irregularidad, o repetir el experimento, acortando el bramante.
- "Falta algún punto”. Es posible que el cronovibrador falle algún punto o dé un punto falso. Puede por simple sentido común y si el punto no es uno de los límites de intervalo, suplirse el problema.
- Se tendrá suma precaución en conectar el cronovibrador al voltaje adecuado.
Variantes
Puede analizarse un movimiento uniforme, o un movimiento irregular; por ejemplo, el de un cochecito de juguete con movimiento a fricción. El tratamiento inicial será el mismo. Luego, ya sea sobre el diagrama “s/t” ya “v/t” el estudiante tratará de descomponer el movimiento en varias etapas: Por ejemplo, una de aceleración, una de movimiento uniforme y una de frenado y analizar el movimiento en cada una. En este problema se usará una cinta bastante larga y se prescindirá del carril, que se sustituirá, a lo sumo, por una guía o listón suficientemente largo.
Evidentemente, los experimentos pueden realizarse con cualquier otro marcador de posición y con ayuda de un conversor analógico digital.
Prácticas
Práctica básica. Medida de la aceleración de un carrito (Pdf 36 Kb)
Práctica 2. Comprobación de la segunda ley de Newton (Pdf 11 Kb)
Práctica 3. Medida de la gravedad (Pdf 19 Kb)
Práctica 4. Máquina de Atwood (Pdf 45 Kb)
Práctica 5. Medida del momento de inercia de un objeto (Pdf 14 Kb) |
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