LANZAMIENTO DE PROYECTILES (FOTOCOMPUERTAS). Physics

LANZAMIENTO DE PROYECTILES
(FOTOCOMPUERTAS).
Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 37.
Teacher’s Guide Volumen 2. Pág. 9. Student Workbook Volumen 2. Pág. 7.
EQUIPOS REQUERIDOS.
Fotocompuerta (IC-6838 o ME-9204)
Gancho en forma de C
Cable de extensión (PI-8117)
Soporte de Fotocompuerta (ME-6821)
Lanzador de proyectil (ME-6800)
Accesorio de tiempo de vuelo (ME-6810).
OBJETIVOS.
Al finalizar la práctica, el estudiante debe estar en la capacidad de:
* Utilizar el Sistema de Fotocompuerta, accesorio tiempo de vuelo y el Programa DataStudio para:
a) Determinar la velocidad de lanzamiento y el tiempo de vuelo de un proyectil que es lanzado
horizontalmente.
b) Determinar la velocidad de lanzamiento y el tiempo de vuelo de un proyectil que es lanzado con
una velocidad que forma un ángulo por encima de la horizontal.
*Comparar el tiempo de vuelo cuando una bola es lanzada horizontalmente a diferentes magnitudes
de velocidad.
* Comparar el tiempo de vuelo para diferentes magnitudes de velocidad inicial cuando el lanzador
está dirigido a un ángulo constante por encima de la horizontal.
UN POCO DE TEORÍA.
Si una bola es lanzada horizontalmente desde una mesa de altura “d”, el movimiento vertical que
experimenta en su caída es independiente de cualquier movimiento horizontal que la bola pueda
tener. Por lo tanto, el tiempo que tarda la bola en caer al suelo es independiente de su velocidad
horizontal. La distancia “d” desde la cual cae la bola es una función del tiempo de vuelo “t” y está
dada por:
d = ½ g t2
donde g es la aceleración de la gravedad en caída libre.
Por lo tanto, el tiempo que tarda una bola en caer una distancia “d” será:
t = (2d/g)½
Si una bola lanzada horizontalmente con una velocidad inicial de cero tarda el mismo tiempo en
llegar al suelo que una bola que cae desde la misma altura, esta ecuación sirve para dar el tiempo de
vuelo para cualquier lanzamiento horizontal, independientemente de la velocidad inicial de la bola.
Lanzamiento de Proyectiles
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL COMPUTADOR.
1. Conecte la interface del Scienceworkshop al computador,
encienda la interface y encienda el computador.
2. Conecte el plug de estéreo de la primera Fotocompuerta en
el canal digital 4 de la interface. Conecte el plug estéreo del
cable de la almohadilla en el canal digital 1.
3. En la pantalla principal, haga un click en Data Studio para
abrir el archivo, a continuación aparecen cuatro opciones,
escoja “Crear Experimento” y realice un doble click.
Puede visualizarse en la pantalla del computador una
fotografía del Scienceworkshop. Haga un click en la línea de
los canales para añadir el sensor.
Línea de Canales Digitales
Opción “Tabla” del Menú Pantalla
En la pantalla se despliega una
ventana para escoger el Sensor
Digital.
Para esta práctica, dele un click
al canal digital 1 y seleccione la
opción “Accesorio de tiempo de
vuelo”, y aceptar. Luego déle un
click al canal 4, seleccione
“Fotopuerta” y aceptar.
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Lanzamiento de Proyectiles
PARTE II: CALIBRACION DEL SENSOR Y CONFIGURACION DE EQUIPO.
• Calibre el sensor de fotopuerta haciendo clic en el ícono de “Fotopuerta” que aparece junto al
canal 1 de la interface que aparece en la pantalla. Luego mida el diámetro de la bola que va a
utilizar de proyectil y coloque el valor de la medida en metros en la casilla de “longitud del objeto”.
1. Ancle la base del lanzador de proyectil al borde de una mesa sólida. Permita que el lanzador
tenga alrededor de su centro un área abierta de por lo menos 3 metros y una altura de
aproximadamente 65 centímetros con respecto a la ubicación de la almohadilla.
2. Ajuste el ángulo del lanzador a cero grados para que la bola sea lanzada horizontalmente.
3. Deslice el soporte de montaje de la Fotocompuerta hacia la ranura T en la parte inferior del
lanzador de proyectiles. Monte la Fotocompuerta conectada al canal digital 1 en el soporte, en la
posición más cercana al final del lanzador.
4. Conecte el plug estéreo de la almohadilla del tiempo de vuelo en el extremo del cable de
extensión.
PARTE III: TOMA DE DATOS.
Caso A. Lanzamiento Horizontal.
1. Coloque la bola en el lanzador de proyectiles. Mueva el lanzador a la posición de corto alcance.
El lanzador tiene 3 posiciones. El primer sonido tipo “click” se refiere a la primera velocidad o
velocidad de corto alcance, dos clicks indican una velocidad media y un tercer click indica una
velocidad de largo alcance.
2. Haga un lanzamiento de prueba para determinar en qué lugar del piso se debe colocar la
almohadilla del tiempo de vuelo. Coloque la almohadilla en el sitio donde golpea la bola.
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Lanzamiento de Proyectiles
3. Recargue la bola en el proyectil lanzador, y coloque el lanzador en la posición de corto alcance.
Ya el sistema está listo para comenzar el registro de datos.
Despliegue en la pantalla la tabla de registro de velocidad y tiempo, para visualizar el registro de
datos en el computador en el mismo momento en que son tomados. Para ello, en la parte inferior del
monitor, observe el menú “Pantallas” y haga click en “Tablas”. (Ver figura en la página anterior).
4. Inicie la grabación de datos dándole un click al botón de “Inicio” que está en la parte superior de
la pantalla. Detenga el registro de datos después que la bola toque la almohadilla, haciendo un click
en el botón “Detener” (que está en el mismo lugar donde antes decía Inicio).
• El computador conserva los datos como Experimento Nro. 1. Observe que en la pantalla
aparecerán dos tiempos; el tiempo transcurrido desde que se dió click al botón de inicio y un
segundo tiempo más corto, que es el tiempo desde que la bola pasó por la fotocompuerta hasta que
llegó a la almohadilla. Recuerde que el tiempo de vuelo es el segundo valor. Registre en la tabla de
datos la Velocidad Inicial de Lanzamiento y el Tiempo de Vuelo para este primer lanzamiento.
5. Recargue la bola en el lanzador, pero esta vez, lleve el lanzador a la posición media. Haga una
prueba para determinar la nueva ubicación de la almohadilla. Mueva la almohadilla.
6. Lance la bola desde el rango medio de posición y registre en la tabla de datos la Velocidad Inicial
de Lanzamiento y el Tiempo de Vuelo para este segundo lanzamiento.
7. Tome un tercer registro de datos, colocando ahora el lanzador en la posición de largo alcance.
Anote los resultados.
Caso B: Lanzamiento No horizontal.
Pulse la opción archivo y luego “Nueva Actividad” para hacer este nuevo registro de datos.
1. Ajustar el ángulo del lanzador de proyectiles a 20 grados por encima de la horizontal.
2. Haga una prueba en la posición de corto alcance. Mueva la almohadilla.
3. Cuando esté listo, comience con el registro de datos. Dispare la bola en la posición de corto
alcance a 20 grados por encima de la horizontal. Proceda de igual manera que en el Caso del
Lanzamiento Horizontal para el registro de datos.
4. Repita el proceso para la posición de rango medio.
5. Repita el proceso para la posición de largo alcance.
No olvide registrar en la tabla de datos los valores de velocidad inicial y tiempo de vuelo para los
tres lanzamientos en el ángulo de 20 grados.
Nota: El profesor puede variar la inclinación del ángulo, para estudiar otros casos de lanzamiento
no horizontal.
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Lanzamiento de Proyectiles
POST-LABORATORIO
¿Se puede predecir cuánto tiempo permanecerá una bola en el aire?
¿Un cambio en su velocidad inicial puede cambiar el “tiempo de vuelo”? En caso afirmativo,
¿cómo?
Tabla de Datos
Lanzamientos Horizontales
Rango
Velocidad Inicial (m/s)
Tiempo de Vuelo (seg)
Corto
Mediano
Largo
Lanzamientos a 20º sobre la línea horizontal
Rango
Velocidad Inicial (m/s)
Tiempo de Vuelo (seg)
Corto
Mediano
Largo
Preguntas:
1. ¿Qué puede decir acerca de los tiempos de vuelos en los lanzamientos horizontales, para los
rangos de corto, mediano y largo alcance?
2. ¿Qué puede decir acerca de los tiempos de vuelos en los lanzamientos de 20º sobre la horizontal,
para los rangos de corto, mediano y largo alcance?
3. ¿Por qué el tiempo de vuelo depende del ángulo de lanzamiento?.
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