Equiparando gráficas

Experimento
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Equiparando Gráficas
Uno de los métodos más efectivos para la descripción del movimiento es elaborar gráficos de
posición, velocidad y aceleración vs. tiempo. A partir de este tipo de representación gráfica se
puede determinar en qué dirección va el objeto, cuán rápido se está moviendo, cuán lejos viaja y
si se está moviendo cada vez más rápido o cada vez más lento. En este experimento se usará el
Detector de Movimiento para determinar esta información mediante la obtención de un gráfico
en tiempo real de su movimiento en la medida en que usted se mueve a través de la sala de
clases.
El Detector de Movimiento mide el tiempo que requiere un pulso de ultra sonido para su viaje de
ida y vuelta desde el detector hasta un objeto dado. Empleando este tiempo de viaje y la
velocidad del ultrasonido en el aire se determina la posición del objeto. El Logger Pro realizará
este cálculo por usted. De este modo se puede utilizar el cambio de posición para el cálculo
posterior de la velocidad y la aceleración del objeto. Toda esta información puede visualizarse ya
sea en una tabla o en un gráfico. El análisis cualitativo de los gráficos le ayudará a desarrollar la
comprensión de los conceptos fundamentales de la cinemática.
Caminar acercándose y alejándose
en línea recta del
Detector de Movimiento
OBJECTIVOS

Analizar el movimiento de un estudiante caminando a través de la sala.
Predecir, bosquejar y comprobar los gráficos cinemáticos de posición vs. tiempo.
 Predecir, bosquejar y comprobar los gráficos cinemáticos de velocidad vs. tiempo.

MATERIALES
computador
Ciencias con lo mejor de Vernier
Detector de Movimiento Vernier
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Experimento 33
Interfaz Vernier para el computador
Logger Pro
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Cinta métrica
Cinta adhesiva
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PREGUNTAS PRELIMINARES
1. Utilice un sistema de coordenadas con el origen ubicado en el extreme izquierdo de modo
que las posiciones positivas se incrementen hacia la derecha. Haga un bosquejo del gráfico
posición vs. tiempo para cada una de las situaciones siguientes:

Un objeto en reposo
 Un objeto que se mueve en la dirección positiva con velocidad constante
 Un objeto que se mueve en la dirección negativa con velocidad constante
 Un objeto que acelera en la dirección positiva, partiendo del reposo
2. Haga un bosquejo del gráfico velocidad vs. tiempo para cada una de las situaciones descritas
arriba.
PROCEDIMIENTO
Parte l Experimentos Preliminares
1. Conecte el Detector de Movimiento al canal DIG/SONIC 1 de la interfaz.
2. Coloque el Detector de Movimiento de modo que apunte hacia un espacio abierto de al
menos 4 m de longitud. Pegue pedazos pequeños de cinta adhesiva sobre el suelo para hacer
marcas en las posiciones de 1 m, 2 m, 3 m y 4 m hasta el Detector de Movimiento.
3. Abra el archivo “01a Equiparando Gráficas” de la carpeta Física con Computadores.
4. Utilizando el Logger Pro, produzca un gráfico de su movimiento cuando camina alejándose
del detector con velocidad constante. Para hacer esto, colóquese a 1 m del Detector de
Movimiento y pídale a un compañero que presione el botón Iniciar toma de datos
.
Camine alejándose lentamente del Detector de Movimiento cuando oiga que se inicia el
sonido típico que produce el detector.
5. Haga un bosquejo de la apariencia que tendría el gráfico posición vs. tiempo si caminara más
rápido. Compruebe su predicción con el Detector de Movimiento.
6. Trate de reproducir la forma de los gráficos posición vs. tiempo que ha bosquejado en la
sección de Preguntas Preliminares, caminando frente al Detector de Movimiento.
Parte Il Posición vs. Tiempo Equiparación de Gráficas
7. Abra el archivo de experimento “01b Equiparando Gráficas.” Aparecerá un gráfico posición
vs. tiempo.
8. Describa la forma en que debería caminar para producir un gráfico como el que aparece.
9. Para comprobar su predicción, escoja una posición de partida y colóquese en la misma. Inicie
la recolección de datos presionando el botón Iniciar toma de datos
. Cuando oiga el
inicio del sonido típico del Detector de Movimiento, camine de tal forma que el gráfico de su
movimiento se equipare con el gráfico que aparece en la pantalla del monitor del computador.
10. Si no tuviera éxito, repita el procedimiento hasta que su movimiento se parezca lo más
posible al gráfico que aparece en pantalla. Si dispone de una impresora conectada al
computador, imprima el gráfico de su mejor intento.
11. Abra el archive de experimento “01c Equiparando Gráficas” y repita los pasos 8–10, usando
un nuevo gráfico de destino.
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Experimento 33
12. Responda las preguntas para el Análisis de la Parte II antes de continuar con la Parte III.
Parte IIl Velocidad vs. Tiempo Equiparación de Gráficas
13. Abra el archive de experimento “01d Equiparando Gráficas.” Aparecerá un gráfico velocidad
vs. tiempo.
14. Describa cómo debería caminar para reproducir el gráfico en pantalla.
15. Para comprobar su predicción, escoja una posición de partida y colóquese en la misma. Inicie
la recolección de datos presionando el botón Iniciar toma de datos
. Cuando oiga el
inicio del sonido típico del Detector de Movimiento, camine de tal forma que el gráfico de su
movimiento se equipare con el gráfico que aparece en la pantalla del monitor del computador.
Será más difícil equiparar el gráfico de velocidad que el caso del gráfico de posición.
16. Abra el archive de experimento “01e Equiparando Gráficas.” Repita los pasos 14 – 15 para
equiparar este gráfico.
17. Retire los pedazos de cinta adhesiva del suelo.
ANÁLISIS
Parte II Posición vs. Tiempo Equiparación de Gráficas
1. Describa cómo caminó para equiparar cada uno de los gráficos trabajados.
2. Explique el significado de la pendiente del gráfico posición vs. tiempo. Incluya una discusión
acerca de la pendiente positiva y la pendiente negativa.
3. ¿Qué tipo de movimiento está ocurriendo cuando la pendiente del gráfico posición vs. tiempo
es cero?
4. ¿Qué tipo de movimiento está ocurriendo cuando la pendiente del gráfico posición vs. tiempo
es constante?
5. ¿Qué tipo de movimiento está ocurriendo cuando la pendiente del gráfico posición vs. tiempo
esta cambiando? Compruebe su respuesta a esta pregunta usando el Detector de Movimiento.
6. Retorne al procedimiento y complete la Parte III.
Parte III Velocidad vs. Tiempo Equiparación de Gráficas
7. Describa cómo caminó para lograr la equiparación de cada uno de los gráficos trabajados.
8. Usando los gráficos velocidad vs. tiempo, haga un bosquejo del gráfico posición vs. tiempo
para cada uno de los gráficos que logró equiparar. En el Logger Pro, salte al gráfico posición
vs. tiempo para comprobar su respuesta. Haga esto hacienda clic sobre el eje y seleccionando
la opción Posición. ¿Qué representa el área bajo la curva del gráfico velocidad vs. tiempo?
Compruebe su respuesta a esta pregunta usando el Detector de Movimiento.
9. ¿Qué tipo de movimiento está ocurriendo cuando la pendiente del gráfico velocidad vs.
tiempo es cero?
10. ¿Qué tipo de movimiento está ocurriendo cuando la pendiente del gráfico velocidad vs.
tiempo no es cero? Compruebe su respuesta usando el Detector de Movimiento.
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EXTENSIÓN
1. Cree un desafío de equiparación de gráficas. Haga un bosquejo de un gráfico posición vs.
tiempo usando la prestación de predicción del Logger Pro: Escoja Dibujar Predicción del
menú Analizar y use el puntero para dibujar un nuevo gráfico a equiparar. Desafíe a otro
estudiante de la clase para que equipare su gráfico. Permita que el otro estudiante lo desafíe a
usted de la misma forma.
2. Cree un desafío con un gráfico velocidad vs. tiempo en una forma similar.
3. Cree un gráfico posición vs. tiempo caminando frente al Detector de Movimiento. Almacene
el gráfico escogiendo “Almacenar Última Serie” del menú Experimento. Pídale a otro
estudiante que equipare su toma de datos.
4. Cree un gráfico velocidad vs. tiempo caminando frente al Detector de Movimiento. Almacene
el gráfico escogiendo “Almacenar Última Serie” del menú Experimento. Pídale a otro
estudiante que equipare su toma de datos.
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