Para comenzar deberás tener listo en tu computadora o Tablet

Instrucción para el alumno:

1. Para comenzar deberás tener listo en tu computadora o Tablet, para que puedan funcionar correctamente, los simuladores computacionales que se van a emplear, por lo que debes asegurarte de tener instalado los programas: Java y Adobe Flash Player; en caso de que no sea así, revisa la sección de Recursos y podrás encontrarlos para descargar.
2. Como evidencia el Módulo 3, se te pide analices la rotación de objetos que es producida por fuerzas que originan momentos de torsión y momentos angulares, además de analizar la rotación de Luna alrededor de la Tierra debido a la fuerza gravitacional.

Haz clic en cada botón para leer las instrucciones.

1. Momento de torsión

Para el primer criterio de evaluación sobre Momento de torsión, realiza lo siguiente:

1. Haz funcionar la simulación Torsión.
2. Haz clic en la pestaña de Torsión y luego asigna los valores deFuerza aplicada F = 0.5 N; y Fuerza del Freno fr = 0.2 N.
3. Checa que estén activadas las “flechitas”, para que observes los vectores de velocidad tangencial y aceleración centrípeta.
4. Checa que la mariquita roja se encuentre a 2 m del centro del disco giratorio de 8 m de diámetro (4 m de radio); puedes activar la reglapara comprobar estas distancias.
5. Baja hasta el mínimo la velocidad del simulador para que observes con más detalle la rotación de la mariquita roja, así como el posible cambio en la longitud de los vectores de velocidad (tangencial) y aceleración (centrípeta).
6. En cualquiera de las 3 gráficas, maximiza el eje del tiempo (con el signo +) hasta que el valor máximo sea de 7.5 seg, para que puedas registrar con mayor precisión los tiempos.

Haz clic en botón de Vaya, para ejecutar la simulación y realiza lo siguiente:

1. Observa la rotación de la mariquita roja, así como los vectores de velocidad (flecha verde), aceleración (flecha rosa), fuerza (flecha azul) y fricción (flecha roja), y escribe en un documento, resultados dinámica rotacional, de qué manera estos vectores están cambiando.
2. Observa que se estarán dibujando las gráficas de fuerza, radio y torsión en funciones del tiempo. Detén el movimiento (con el botónparar) cuando la mariquita roja haya dado 5 vueltas o revoluciones, y registra el tiempo que transcurrió.
3. Aplica la instrucción imprimir pantalla (en el teclado de tu computadora) y copia la imagen en un documento de resultados dinámica rotacional.
4. Haz clic en botón Reiniciar todo y repite una vez más el procedimiento de los puntos 3(b) y 4(b, c), para comprobar el tiempo registrado de las 5 revoluciones.
5. También puedes hacer clic en el botón Rebobinar y luego el botónVolver a ejecutar, para checar con mayor detalle el tiempo registrado en las 5 revoluciones.

Obtén los siguientes resultados:

1. Registra los valores que aparecen en las gráficas de fuerza, radio y momento de torsión, y escríbelos en la siguiente tabla, y comprueba que el momento de torsión o la torca se obtiene por la ecuación  :

1. Para cada una de las vueltas que da la mariquita roja, obtén los valores de la velocidad angular y de la velocidad tangencial, y escribe los resultados en la siguiente tabla:

1. Para cada una de las vueltas que da la mariquita roja, obtén los valores de la aceleración angular, la aceleración centrípeta y el coeficiente de fricción estática entre el disco y la mariquita, y escribe los resultados en la siguiente tabla:

2. Momento angular

Para el segundo criterio de evaluación, sobre Momento angular, realiza lo siguiente:

1. Haz funcionar la simulación Torsión.
2. Haz clic en la pestaña de Momento de Inercia y luego asigna los valores de Torsión aplicada  t = 2 Nm; Fuerza del Freno fr = 0.2 N;Masa de la plataforma m= 0.25 kg.
3. Selecciona radianes para el ángulo.
4. Activa la regla y checa que la mariquita roja se encuentre a 2 m del centro del disco giratorio de 8 m de diámetro (4 m de radio).
5. Baja hasta el mínimo la velocidad del simulador para que observes con más detalle la rotación de la mariquita roja.
6. En cualquiera de las 3 gráficas, maximiza el eje del tiempo (con el signo+) hasta que el valor máximo sea de 5 seg, para que puedas registrar con mayor precisión los tiempos.

Haz clic en botón de Vaya para ejecutar la simulación y realiza lo siguiente:

1. Observa que se estarán dibujando las gráficas de torsión, momento de inercia y aceleración angular, en funciones del tiempo. Detén el movimiento (con el botón parar) cuando la mariquita roja haya dado una vuelta o una revolución, y registra el tiempo que transcurrió.
2. Aplica la instrucción imprimir pantalla (en el teclado de tu computadora) y copia la imagen en un documento de resultados dinámica rotacional.
3. Haz clic en botón Reiniciar todo y repite una vez más el procedimiento de los puntos 6(b) y 7(a, b), para comprobar el tiempo registrado en la vuelta.
4. También puedes hacer clic en el botón Rebobinar y luego el botónVolver a ejecutar para checar con mayor detalle el tiempo registrado en la vuelta.

Obtén los siguientes resultados:

1. Registra los valores que aparecen en las gráficas de torsión, momento de inercia y aceleración angular, escríbelos en la siguiente tabla y obtén las demás cantidades físicas aplicando las ecuaciones de dinámica rotacional que corresponden:

1. Compara los valores del impulso angular y del cambio en el momento angular, a fin de comprobar el teorema del impulso angular y el cambio en el momento angular. También comprueba el valor del momento de inercia con la ecuación correspondiente, y la aceleración angular con la ecuación de Newton para la dinámica rotacional, tus observaciones, comentarios y cálculos escríbelos en el documento de resultados dinámica rotacional.

3. Fuerza gravitacional

Para el tercer criterio de evaluación sobre Fuerza gravitacional entre la Tierra y la Luna, realiza lo siguiente:

1. Haz funcionar la simulación Gravedad y Órbitas.
2. Arriba, del lado derecho, haz clic en la tercera ventana circular que corresponde a la atracción gravitacional entre la Tierra y la Luna.
3. En la sección Mostrar activa las 4 flechitas en las ventanas cuadradas, para que puedas observar los vectores de fuerza gravitacional, velocidad de traslación y trayectoria de la Luna.
4. Baja hasta el mínimo la velocidad del simulador y haz clic en playpara correr la simulación; luego para el movimiento cuando la Luna le haya dado una vuelta a la Tierra, y registra con precisión el tiempo, notarás que no llega a 28 días, ya que el tiempo exacto es de 27.32 días.
5. Con la información del tiempo del inciso anterior, así como la masas de la Tierra y la Luna, sus radios, y distancia entre ellas, obtén los valores que se piden en la siguiente tabla:

1. Puedes hacer clic en el botón Restaurar para repetir la simulación y comprobar el periodo de rotación de la Luna alrededor de la Tierra.

Realiza los siguientes cambios en el simulador:

1. Con el mouse toma a la Luna y acércala a la Tierra en un cuarto de su distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento deresultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación; también la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
2. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma a la Luna y acércala a la Tierra a la mitad de su distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento de resultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación. También la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
3. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma el vector velocidad de la Luna y reduce su magnitud en aproximadamente un cuarto de su valor original; no cambies la dirección de este vector ni cambies la distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento deresultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación. También la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
4. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma el vector velocidad de la Luna y reduce su magnitud aproximadamente a la mitad de su valor original; no cambies la dirección de este vector ni cambies la distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento deresultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación; también la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
5. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma el vector velocidad de la Luna y solo cambia su dirección en 30 grados por debajo de la línea horizontal, no cambies la magnitud de este vector ni cambies la distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento deresultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación; también la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
6. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma el vector velocidad de la Luna y solo cambia su dirección en 45 grados por debajo de la línea horizontal, no cambies la magnitud de este vector ni cambies la distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento deresultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación; también la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
7. Vuelve a dar Restaurar, y con el mouse toma el vector velocidad de la Luna y cambia muy poco (a tu criterio) tanto su magnitud como su dirección, y cambia también poco (a tu criterio) la distancia de separación. Haz clic en play y observa la trayectoria. Escribe tus observaciones y comentarios en el documento de resultados dinámica rotacional, así como el tipo de trayectoria y el nuevo periodo de rotación; también la manera en que cambian los vectores de las fuerzas gravitacionales de acción y reacción entre la Luna y la Tierra.
8. Sobre los cambios anteriores, en la distancia de separación entre la Luna y la Tierra, así como la alteración de la magnitud y dirección del vector velocidad de traslación de la Luna, escribe tus comentarios y conclusiones sobre esto, y qué es lo que pueden causar estas alteraciones y qué consecuencias tendría para la existencia de la vida en la Tierra, ¿serían graves o no?

Haz clic en el botón Reiniciar todo y arriba, del lado derecho, haz clic en la cuarta ventana circular que corresponde a la atracción gravitacional entre la Tierra y la estación espacial que se encuentra orbitando con un periodo de 92 y ½ minutos, aproximadamente.

1. En la sección Mostrar activa las 4 flechitas en las ventanas cuadradas, para que puedas observar los vectores de fuerza gravitacional, velocidad de traslación y trayectoria de la estación espacial.
2. Baja hasta el mínimo la velocidad del simulador y haz clic en playpara correr la simulación, luego para el movimiento cuando se haya completado una vuelta alrededor de la Tierra, y registra con precisión el tiempo que corresponde al periodo de rotación.
3. Realiza ligeros cambios en el vector velocidad (magnitud y dirección), así como en la distancia (altura) de la Tierra, y escribe tus comentarios sobre las consecuencias debido a estos cambios. Así como esta estación espacial, hay alrededor de 1300 satélites artificiales alrededor de la Tierra, así que puedes imaginarte lo importante que es aplicar correctamente los conceptos de gravitación en la colocación de los satélites para que orbiten adecuadamente, al igual que la estación espacial internacional.
4. Haz clic en Restaurar y también haz clic en la pestaña en la parte izquierda A escala, y en la sección Mostrar activa las 6 flechitas en las ventanas cuadradas, para que puedas observar los vectores de fuerza gravitacional, velocidad de traslación y trayectoria de la estación espacial, y también una cinta métrica espacial, para que midas (con la mejor precisión que puedas) dos distancias importantes: la distancia del centro de la Tierra a la estación espacial; y la distancia (altura) de la superficie de la Tierra a la estación espacial. Estos valores escríbelos en la siguiente tabla, y con las ecuaciones de gravitación obtén las distancias del centro de la Tierra a la estación espacial, la distancia (altura) de la superficie de la Tierra a la estación espacial, así como la fuerza gravitacional entre la Tierra y la estación espacial.

Realiza la entrega de tu evidencia con base en los criterios de evaluación que se muestran en la siguiente rúbrica.

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