Experimentos de movimientos circulares

Estudio teórico del movimiento circular

 

MOVIMIENTO CIRCULAR DE UNA PELOTITA Y DE UNA PLATAFORMA

 
 

PROPÓSITO DEL EXPERIMENTO

 

Se quiere realizar un estudio experimental sobre la cinemática del movimiento circular uniforme (MCU). Para ello, se filmará un clip de video de un movimiento de este tipo y se usará el programa Modellus para cotejar la concordancia entre el movimiento filmado (real) y un movimiento virtual acorde con las leyes teóricas del MCU.

 
 

VIDEOS DE MOVIMIENTOS CIRCULARES

 

Los videos adjuntos los filmaron alumnos de 1º Bachillerato en el laboratorio. Uno de ellos (izquierda) reproduce el movimiento de una pelotita rodante a la que se obliga a describir circunferencias dentro de un plato. El otro (derecha) recoge el movimiento rotatorio de una plataforma, encima de la cual se marcan algunos puntos de su periferia.

Después de filmar estos movimientos se usa un programa gratuito de tratamiento de videos para recortar el pedazo escogido para el análisis y comprimir el clip de video correspondiente.

 

 

 

ANÁLISIS EXPERIMENTAL CON MODELLUS

 

El análisis experimental se inicia volcando el video sobre una página de Modellus y usando  la herramienta de medición del programa para determinar la equivalencia entre cm y pixels (usando como referencia el radio de la circunferencia). Con este dato y el del periodo del movimiento (medido doblemente: al hacer el experimento y sobre la propia grabación) los estudiantes escriben el modelo físico-matemático de la simulación, conformado por la ecuación de las componentes (x,y) de un movimiento circular uniforme.

 
 

El movimiento de la pelotita no es realmente uniforme, porque interviene el rozamiento con el plato y con el aire. Sin embargo, dicho rozamiento no es excesivo, por lo que nos planteamos que se pueda despreciar al considerar una sola vuelta.

Al hacer correr la animación, se comprueba la veracidad de esta previsión, en la medida en que para una vuelta se obtiene una buena concordancia entre el movimiento que se deduce de las leyes escritas en el modelo (simulación) y el de la pelotita real (filmada).

Teoría sobre el movimiento circular uniforme en la Web del Departamento

Clic aquí descarga la animación para Modellus 2.5 (32 bits)

Clic aquí la descarga para Modellus 3 (64 bits)


 

En el otro experimento el periodo se mide únicamente sobre la filmación, puesto que la plataforma gira demasiado rápido, como para poder determinarlo con un cronómetro. Además se requiere ralentizar la filmación a una escala de 1/200 y, aún así, cuesta seguir con la vista las zonas coloreadas de la plataforma. No obstante, este dispositivo permite estudiar algunas cuestiones interesantes ausentes del experimento anterior. Por ejemplo, se analiza el movimiento de dos puntos de la plataforma situados a diferentes distancias del centro de la circunferencia. Y, se puede extender el análisis a varias vueltas, sin pérdida sensible de velocidad por la plataforma.

 

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Todo ello, tras obtener una buena concordancia entre el movimiento que se deduce de las leyes escritas en el modelo (simulación) y el de los puntos de la plataforma (filmada)

 

Departamento de Física y Química del IES "Leonardo Da Vinci"