MOVIMIENTO CIRCULAR

Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
MOVIMIENTO CIRCULAR
Medida de la aceleración normal o centrípeta
con un acelerómetro
Amparo Figueres
I.E.S BOCAIRENT
Valencia
Introducción:
Este proyecto consiste en la medida de la aceleración normal de un movimiento circular
uniforme con velocidad angular conocida mediante el uso de una aplicación para
dispositivos móviles.
El Movimiento Circular Uniforme (MCU) es el que posee un cuerpo que tiene como
trayectoria una circunferencia y describe arcos iguales en tiempos iguales.
El cambio de posición con el tiempo viene dado por el desplazamiento angular:
Δϑ = ϑ2 – ϑ1.
La velocidad angular es el ángulo descrito por el radio vector en la unidad de tiempo:
ω = Δϑ/Δt y en el sistema internacional se expresa en rad/s.
En el movimiento circular uniforme el módulo del vector velocidad lineal es constante,
pero no así su dirección que es tangente a la trayectoria en cada punto de la
circunferencia que se describe. Así pues, al variar la velocidad deducimos que hay una
aceleración, esta puede descomponerse en dos componentes que son perpendiculares
entre si, la aceleración tangencial at y la aceleración normal o centrípeta an.
Si queremos calcular teóricamente la aceleración normal:
an = v2/R. Si v =ω · r, entonces ac = ω2·R2/r
ac = ω2·R.
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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
Los objetivos principales de este proyecto son:
•
Estudio del movimiento circular uniforme.
•
Observar como varia la aceleración normal en función del radio.
•
Aprender a trabajar en equipo, organizarse las tareas y aprender a solucionar los
problemas que puedan aparecer a la hora de preparar el experimento para que los
resultados obtenidos sean lo más precisos posible.
Relación del tema propuesto con el currículo del Curso:
Esta práctica se realiza con el objetivo de trabajar el tema MOVIMIENTO CIRCULAR
UNIFORME que se imparte en la asignatura de física y química de 4º de la E.S.O.
Trabajamos los conceptos de desplazamiento angular, velocidad angular, la relación
entre la velocidad lineal y angular, la aceleración normal o centrípeta, periodo,
frecuencia y fuerza centrípeta.
También se puede utilizar para trabajar el mismo tema en física y química de 1º de
bachillerato.
Descripción del proyecto:
En este experimento se va a medir la aceleración normal o centrípeta de un movimiento
circular uniforme de velocidad angular conocida, utilizando móvil girando en un
tocadiscos a dos velocidades distintas (33 y 45 rpm) en función de distintos radios (5,7
y 9 cm).
Material:
•
•
•
•
•
Tocadiscos
Plantilla
Móvil
Aplicación móvil (ios/android) (SensorLog/Accelerometer monitor)
Contrapeso
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Procedimiento
Dibujaremos una plantilla en una hoja de papel, señalando los radios y dibujando rectas
perpendiculares a esos radios. Tendremos que situar el móvil de manera que el radio
pase por el centro, que es donde está el sensor que mide la aceleración.
Hay que asegurarse que el móvil no se desplaza durante el movimiento. Si se moviese,
habría que aumentar el rozamiento, por ejemplo pegándolo con celo.
Una vez situado correctamente el móvil ponemos en funcionamiento la aplicación y el
tocadiscos. Cuando pase el tiempo suficiente para que el movimiento se estabilice se
para el tocadiscos y la aplicación.
Tratamiento de datos
Exportar los ficheros al ordenador, preferentemente por correo electrónico o
conectándolo por USB, dependiendo el sistema operativo del móvil. Las medidas se
pasan a una hoja de cálculo Excel y seleccionamos la parte donde el movimiento es más
estable.
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Cómo motivar a los estudiantes mediante actividades científicas atractivas
Análisis
lisis de los resultados
Realizar una tabla donde se muestre la relación entre los resultados calculados
teóricamente y los obtenidos experimentalmente
Velocidad angular
Radio
33 rpm
5cm
7cm
45 rpm
9cm
5cm
7cm
9cm
0,414
0,414
0,434
0,345
0,493
0,424
0,404
0,424
0,434
0,434
0,691
0,661
0,661
0,641
0,700
0,710
0,671
0,690
0,720
0,661
0,819
0,848
0,849
0,838
0,838
0,808
0,818
0,809
0,789
0,808
0,771
0,761
0,810
0,761
0,781
0,781
0,810
0,761
0,771
0,751
1,195
1,215
1,245
1,215
1,214
1,263
1,204
1,145
1,165
1,116
1,628
1,638
1,648
1,697
1,648
1,668
1,638
1,648
1,609
1,599
Media valores
experimentales
0,551
0,680
0,822
0,776
1,198
1,642
Valores teóricos an
0,597
0,836
1,075
1,11
1,554
1,998
Valores experimentales
an
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Analizando los resultados obtenidos comprobamos como el valor de la aceleración
normal aumenta con el radio.
Los valores medidos no se desvían exageradamente de los obtenidos teóricamente, la
desviación que observamos se puede deber a factores como pueden ser el peso de los
móviles utilizados y que el tocadiscos no es un instrumento preciso.
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