Caída por un plano inclinado

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Caída por un plano inclinado

En este trabajo se aborda una caída utilizando un plano inclinado para hacer viable la toma de datos.
El procesado posterior de los datos hace que este trabajo se adecuado para los últimos niveles de Secundaria Obligatoria.

Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Plano inclinado canalón o mesa y tacos para levantarla
- Bolas de metal y vidrio de diferentes masas (boliches)
- Cinta métrica o regla, tiza o lapicero y cronómetro
- Piezas metálicas para hacer tope

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Como canalones sirven los protectores de aluminio para esquinas que se venden en las ferreterías, con 2 m de longitud. La alternativa es utilizar las propias mesas del laboratorio calzándolas para elevar un lado unos centímetros.
Para las líneas que marcan las distancias hay que elegir un marcador fácil de borrar.
Como cronómetro, el del teléfono es el más fácil de usar.

Comentarios a la preparación del montaje

El plano no debe estar muy inclinado para facilitar las mediciones. Ángulos entre 4 y 6 grados van bien.
La distancia de medición debe ser mayor de 1 metro. 1,20 o 1,40 van bien.
Es mucho más fácil cronometrar tras un sonido que siguiendo el boliche con la vista. El choque de la bola con un objeto metálico en el punto final del trayecto provocará un sonido muy útil y mejora la toma de datos.
Interesa disponer de bolas de masas muy diferentes para estudiar el efecto de la masa. Si tienen el mismo diámetro, mejor (bolas de acero y de vidrio). Las bolas demasiado ligeras se frenan mucho, mejor evitarlas.

Aspectos didácticos

Este trabajo pretende:

- Obtener datos experimentales de un movimiento uniformemente acelerado.
- Utilizar gráficas para la interpretación de datos.
- Asociar gráficas espacio-tiempo parabólicas a movimientos uniformemente acelerados.
- Asociar las pendientes de las gráficas espacio-tiempo en cada punto a la velocidad de cada momento.

Es frecuente que los alumnos pretendan tomar datos de varios puntos de una sóla vez o que los tomen de cada intervalo de 20 cm. En este caso se sorprenden de que se tarde lo mismo en bajar de 0 a 20 cm que de 80 a 100 cm. Hay que dedicar tiempo a que entiendan que se mide de 0 a 20, de 0 a 40, de 0 a 60 y así sucesivamente.
Para distancias mayores de 120 cm la velocidad tiende a hacerse constante (velocidad límite), no merece la pena alargar las distancias.
Los tiempos de los primeros intervalos son muy cortos, es conveniente medirlos varias veces y hallar la media desechando los demasiado diferentes.

El tratamiento de datos es el núcleo principal de este trabajo.
Se puede encontrar un documento de apoyo sobre elaboración de gráficas en este enlace.

El cálculo de las velocidades mediante la pendiente de la tangente en cada punto es trabajoso, hay que dar el tiempo y tener la supervisión necesaria.
Hay que calcular las pendientes de las tangentes de, al menos, cuatro puntos para obtener una gráfica velocidad-tiempo. Hay que hacer ver que la pendiente en el punto cero es nula, puesto que la bola no tenía velocidad.