Parte 1: Conociendo el simulador de cinemática

OBJETIVO:

Determinar áreas, volúmenes y densidades en tres objetos: un tubo cilíndrico de PVC, un bloque de concreto y una pelota grande de frontón, así como familiarizarse con un simulador de cinemática.

PROCEDIMIENTO:

Parte 1: Conociendo el simulador de cinemática

1. Reúnanse en equipos de 3 personas.
2. Tengan lista una Computadora o “Tablet” y chequen que tenga acceso a Internet y además que tenga instalado los programas: “Java” y “Adobe Flash Player”, en caso de que no, vayan a la sección “Recursos” donde podrán encontrar los programas para descargar.  
3. Realicen el acceso al simulador de Internet “El hombre móvil” (pueden encontrar la liga que te llevará al programa en la sección “Recursos”) para realizar actividades de movimiento horizontal (eje X) y obtener mediante el simulador las gráficas de posición, velocidad y aceleración. Para hacer funcionar la simulación hay dos opciones: la primera es dar clic en el botón verde (“Iniciar ahora”) y comenzará a funcionar la simulación, la segunda opción es dar clic en el botón azul (“Descargar”), esto hará que descargues el simulador: “El hombre móvil” en tu computadora o “Tablet” y puedas hacer funcionar esta simulación sin estar conectado a Internet, lo cual es más recomendable pues no dependes de una conexión. Hagan esto último y descarguen la simulación en el escritorio de su computadora o “Tablet”, y ejecuten la simulación.
4. Hagan clic en la “pestaña” de “Gráficas” y luego asignen los valores de posición X = 8 m (cerca de donde está la casita), velocidad V = -11 m/s, y aceleración a=4 m/s2. También, debajo de los valores asignados de velocidad y aceleración, activen las “flechitas” para que puedan observar estos vectores de velocidad y aceleración.
5. Hagan clic en botón de “Play” para ejecutar la simulación, empezando a moverse el “monito”, además de que se estarán dibujando al mismo tiempo las gráficas de posición, velocidad y aceleración. Detengan el movimiento del “monito” (con el botón de “Pausa”) cuando regrese nuevamente a la casita, aproximadamente en la posición X = 7 m, y registren el tiempo transcurrido que aparece en la parte superior, así como la posición final del “monito”. Observen también los vectores de velocidad (en color rojo) y de aceleración (en color azul).
6. La simulación del movimiento se graba de manera automática y para reproducir la grabación selecciona la opción de “Playback”, luego haz clic en el botón de “Play” y se estará corriendo la grabación. Noten que se tiene la opción de reproducir la grabación de manera más lenta para observar con más detalle el movimiento del “monito”, como son la forma de las gráficas y las flechas indicando los vectores de velocidad y de aceleración.
7. Si desean repetir la simulación asignando los mismos u otros valores, hagan clic en botón “Reiniciar todo” y tendrán la oportunidad de asignar nuevamente los valores que deseen.
8. Analicen la forma de las gráficas, especialmente las de posición y de velocidad, que corresponden, tanto a parábolas cóncava hacia arriba y hacia abajo, así como líneas rectas inclinadas con pendientes positiva y negativa.
9. Escriban y expliquen de qué manera se relacionan la forma de las gráficas; en sus concavidades y pendientes, con los signos y valores de velocidades y aceleraciones.

Parte 2: Mediciones de espesor, longitudes, diámetros y masas

1. Reúnanse con sus compañeros de equipo.
2. Realicen individualmente las mediciones de espesor, longitud y diámetro interior y exterior del tubo, en el caso del bloque hueco de concreto, medir lados y espesor, y en el caso de la pelota hueca, debe cortarse a la mitad y medir espesor, diámetro interior y diámetro exterior, así como obtener las masas de cada uno de los objetos.
3. Escriban las mediciones en una tabla, así como los promedios, para cada uno de los tres objetos, los valores promedios de estas mediciones se emplearán como datos requeridos en las fórmulas para calcular áreas y volúmenes.

Parte 3: Determinación de áreas y volúmenes

1. Con las medidas obtenidas de los objetos, determinen:

1. El área de la sección transversal de la parte sólida del tubo.
2. Los volúmenes interno y externo del tubo.
3. El volumen de la sección sólida del tubo hueco.
4. El área externa del bloque de concreto.
5. Los volúmenes interno y externo del bloque.
6. El volumen de la sección sólida del bloque de concreto.
7. Las áreas interna y externa de la pelota.
8. Los volúmenes interno y externo de la pelota hueca.
9. El volumen de la sección sólida de la pelota hueca.

1. Escriban los resultados en una tabla para cada uno de los tres objetos, en unidades de longitud de centímetros y de metros, en caso necesario utiliza notación científica.
2. Determinen las densidades de los tres objetos.
3. Escriban los resultados en una tabla, indicando el objeto más denso y el menos denso, y expliquen a qué se deben estas diferencias en las densidades de los objetos.

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RESULTADOS:

Parte 1

Posición= 8m

Velocidad= -11m/s

Aceleración= 4m/s2

• La posición

La posición con respecto al tiempo corresponde a una función cuadrática de tal forma que durante el recorrido se forma una parábola cóncava hacia arriba.

La forma de parábola que toma se debe a que tiene una aceleración diferente de 0 de tal forma que va aumentando su velocidad y hace que la persona recorra mayor distancia por unidad de tiempo.

Parte de X=8m con una velocidad negativa de -11 m/s, pero debido a la aceleración positiva, la velocidad crece hasta ser cero y en la parábola se ve que va decreciendo  hasta que la velocidad es 0 empieza a ser creciente.

En conclusión en esta grafica se puede ver que la pendiente de la línea recta es tangente a los puntos de la parábola y que como es cóncava hacia arriba indica que durante todo el tiempo la aceleración es positiva.

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