Experiencia P01: Posición frente a tiempo Sensor de

Laboratorio de Física con Ordenador
Experiencia P01: Posición frente a tempo
Cuaderno del alumno
Experiencia P01: Posición frente a tiempo
Sensor de Movimiento
Tema
Movimiento
rectilíneo
DataStudio
P01 Position and Time.ds
Equipo necesario
Sensor de Movimiento (CI-6742)
Cant.
1
ScienceWorkshop (Mac)
P01 Understanding Motion 1
ScienceWorkshop (Win)
P01_MOT1.SWS
Equipo necesario
Base y soporte (ME-9355)
Cant.
1
IDEAS PREVIAS
¿Qué relación existe entre el movimiento de un cuerpo, usted y una gráfica de posición frente
a tiempo del objeto?
Anote su respuesta en la sección Informe de Laboratorio.
FUNDAMENTO TEÓRICO
Cuando se describe el movimiento de un cuerpo, es esencial conocer su
punto de referencia, con qué velocidad y en qué dirección se desplaza y
cuál es su aceleración (cambio en su velocidad). Un aparato sonar como
el sensor de Movimiento PASCO utiliza pulsos de ultrasonidos que se
reflejan en un objeto para determinar la posición del cuerpo. A medida
que el cuerpo se desplaza, el cambio de posición es medido varias veces
por segundo. El cambio de posición entre un instante y el siguiente se expresa como una
velocidad (metros por segundo). El cambio de velocidad entre un instante y el siguiente se
expresa como una aceleración (metros por segundo por segundo). La posición de un cuerpo
en un instante determinado puede mostrarse en una gráfica. También pueden mostrarse en una
gráfica la velocidad y la aceleración del cuerpo frente al tiempo. Una gráfica es un dibujo
matemático del movimiento de un cuerpo. Por este motivo, es importante comprender cómo
interpretar una gráfica de posición, velocidad o aceleración frente a tiempo. En esta
experiencia se realizará una gráfica de posición a tiempo real, es decir, al mismo tiempo que
el movimiento.
RECUERDE
Siga las instrucciones de seguridad.
Mantenga el área del experimento libre de obstáculos.
P01
©1999 PASCO scientific
p. 1
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PROCEDIMIENTO
Esta experiencia será más sencilla de realizar si otra persona maneja el ordenador mientras que
usted se mueve.
En esta experiencia, usted será el cuerpo en movimiento. Utilice el sensor de Movimiento
para medir su posición a medida que se mueve en línea recta a diferentes velocidades. Utilice
DataStudio o ScienceWorkshop para realizar una gráfica de posición frente a tiempo.
El objetivo de esta experiencia es moverse de tal modo que la gráfica de su movimiento se
ajuste con la línea que ya está en la gráfica.
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR
1.
Conecte el interfaz ScienceWorkshop al
ordenador, encienda el interfaz y luego encienda
el ordenador.
2.
Conecte las clavijas estéreo del sensor de
Movimiento a los Canales Digitales 1 y 2 del
interfaz. Conecte la clavija amarilla al Canal
Digital 1 y la otra clavija al Canal Digital 2.
3.
Abra el archivo titulado:
DataStudio
P01 Position and Time.ds
ScienceWorkshop (Mac)
P01 Understanding Motion 1
ScienceWorkshop (Win)
P01_MOT1.SWS
•
El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook.
•
El archivo ScienceWorkshop contiene una gráfica de posición frente a tiempo.
•
La gráfica muestra valores de posición y tiempo que se introducen en la gráfica.
•
La recogida de datos está fijada para finalizar automáticamente pasados 10 segundos.
En el archivo DataStudio hay establecida una “cuenta atrás” antes de comenzar la
recogida de datos.
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PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO
No se necesita calibrar el sensor de Movimiento.
1.
2.
Monte el sensor de
Movimiento de modo que
apunte hacia su torso
cuando se encuentre de pié
delante del sensor.
Asegúrese de que puede
caminar alejándose
libremente al menos a dos
metros del sensor de
Movimiento.
Base y
soporte
Sensor
de mov.
Al
interfaz
Mesa
Sitúe el monitor de modo
que pueda verse a medida
que se aleja del sensor de
Movimiento.
Posición y Tiempo
En una parte de esta experiencia se caminará de espaldas. Mantenga el área situada detrás de
usted libre de obstáculos hasta por lo menos 2 metros.
PARTE III: RECOGIDA DE DATOS
1.
Ajuste el tamaño de la gráfica hasta que llene por completo el monitor.
2.
Estudie la gráfica de posición frente a tiempo con el fin de determinar lo siguiente:
•
¿A qué distancia del sensor debería situarse al comienzo?
_______ (m)
•
¿Cuánto debería alejarse del sensor?
_______ (m)
•
¿Cuánto debería durar el desplazamiento?
_______ (s)
3.
Cuando todo esté listo, sitúese delante del sensor de Movimiento.
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PRECAUCIÓN: se debe caminar hacia atrás, de modo que asegúrese que el área situada
a su espalda está libre de obstáculos.
4.
Cuando todo esté listo, comience la recogida de datos.
•
En DataStudio, haga clic en ‘Start’. Hay una cuenta atrás de tres segundos antes de
comenzar la recogida de datos. El ‘cursor’ del eje vertical de la gráfica se moverá arriba
y abajo a medida que usted se aleja o acerca al sensor de Movimiento. Utilice la función
de realimentación del ‘cursor’ para determinar la posición inicial ideal.
•
En ScienceWorkshop, haga clic en ‘Grabar’. La recogida de datos comenzará
inmediatamente.
•
El sensor de Movimiento emitirá un sonido.
5.
Observe la curva de su movimiento en la gráfica e intente
moverse de modo que coincida con la gráfica de movimiento
frente a tiempo preestablecida en la gráfica.
6.
Repita el procedimiento de recogida de datos una segunda y
una tercera vez. Intente mejorar la coincidencia entre su
gráfica y la preestablecida en la gráfica.
La gráfica puede mostrar más de una serie de datos a la vez.
ANÁLISIS DE DATOS
1.
Determine la pendiente de la zona central de la gráfica que mejor se ajusta a la
preestablecida. Es posible ajustar el tamaño de la gráfica de modo que se ajuste a los
datos.
•
La pendiente de esta sección de la gráfica corresponde a la velocidad de movimiento.
2.
Determine cómo se ajusta su gráfica de movimiento con la gráfica preestablecida.
(Sugerencia: En DataStudio, examine el cálculo ‘Match Data’. En ScienceWorskhop,
examine los términos ‘diferencia absoluta total’ y ‘chi^2’ (bondad de ajuste) en el área
Estadística).
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Informe de Laboratorio
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IDEAS PREVIAS
¿Qué relación existe entre el movimiento de un cuerpo, usted y una gráfica de posición frente
a tiempo del objeto?
CONCLUSIONES Y APLICACIONES
1.
En la gráfica, ¿cuál es la pendiente de la curva de mejor ajuste de la zona central de su
gráfica?
2.
Describa su movimiento. (Por ejemplo: “Velocidad constante durante dos segundos
seguido de una parada de 3 segundos, etc”).
3.
¿Cuál es el significado de una pendiente en forma de escalón en la gráfica?
4.
¿Cuál sería la diferencia en el movimiento si la pendiente fuera negativa?
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