Experiencia P07: Aceleración de un carrito Sensor de aceleración, Sensor de movimiento

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Antonio Martínez Santos
hace 6 años
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Experiencia P07: Aceleración de un carrito Sensor de aceleración, Sensor de movimiento Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Movimiento

2 m (ME-9429A) 1 IDEAS PREVIAS Qué ocurre con la aceleración de un carrito cuando sube o baja por un plano inclinado?

1 Experiencia P07: Aceleración de un carrito Sensor de aceleración, Sensor de movimiento Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Movimiento rectilíneo P07 Accelerate Cart.ds Ver final Ver final Equipo necesario Cant. Equipo necesario Cant. Sensor de aceleración (CI-6558) 1 Carrito (incluido con carril) 1 Sensor de movimiento (CI-6742) 1 Goniómetro 1 Libreta (o libro) 1 Carril de 1.2 m (ME-9429A) 1 IDEAS PREVIAS Qué ocurre con la aceleración de un carrito cuando sube o baja por un plano inclinado? mg FUNDAMENTO TEÓRICO Si un carrito se desplaza por un plano que tiene un ángulo de inclinación la componente de la fuerza que actúa sobre el carrito en una dirección paralela a la superficie del plano es igual a m g sen, donde m es la masa del carrito y g es la aceleración de la gravedad. La aceleración del carrito sería g sen, tanto subiendo como bajando por el plano. g sen RECUERDE Siga las instrucciones de seguridad PASCO scientific P07.1

PROCEDIMIENTO Utilice el Sensor de movimiento para medir el movimiento de un carrito que es empujado para que suba por un plano inclinado.

Compare los cálculos obtenidos con los datos procedentes de un Sensor de aceleración montado sobre el carrito. PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1.

Conecte la clavija amarilla en el Canal digital 1 y la otra clavija en el Canal digital 2. 3. Conecte la clavija DIN del Sensor de aceleración en el Canal analógico A del interfaz. 4.

2 PROCEDIMIENTO Utilice el Sensor de movimiento para medir el movimiento de un carrito que es empujado para que suba por un plano inclinado. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para registrar el movimiento y calcular la velocidad y aceleración del carrito mientras sube y baja por el plano inclinado. Compare los cálculos obtenidos con los datos procedentes de un Sensor de aceleración montado sobre el carrito. PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1. Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador. 2. Conecte las clavijas digitales del Sensor de movimiento a los Canales digitales 1 y 2 del interfaz. Conecte la clavija amarilla en el Canal digital 1 y la otra clavija en el Canal digital Conecte la clavija DIN del Sensor de aceleración en el Canal analógico A del interfaz. 4. Abra el archivo titulado: DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P07 Accelerate Cart.ds Ver final Ver final El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. La recogida de datos está fijada en diez medidas por segundo (10 Hz). Los datos del Sensor de aceleración se miden cincuenta veces por segundo (50 Hz). Lea las páginas finales de esta experiencia para ver información acerca de cómo modificar un archivo ScienceWorkshop. PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO No se necesita calibrar los Sensores en esta experiencia. 1. Sitúe el carril sobre una superficie horizontal. Utilice un cuaderno o un libro para elevar uno de los extremos. 2. Utilice el goniómetro para medir el ángulo de inclinación del carril. Anote el ángulo en la tabla de datos. 3. Monte el Sensor de aceleración sobre el carrito. Utilice el tornillo grande para enganchar la lengüeta corta del soporte al Sensor. Utilice el tornillo pequeño para enganchar la lengüeta grande del soporte en el agujero que hay en la parte de arriba del carrito PASCO scientific P07.2

4. Sitúe el selector SENSOR RESPONSE en la posición SLOW. 5. Monte el Sensor de movimiento en la parte elevada del carril. Dibuje una marca en el carril a unos 15 cm del Sensor de movimiento.

3 4. Sitúe el selector SENSOR RESPONSE en la posición SLOW. 5. Monte el Sensor de movimiento en la parte elevada del carril. Dibuje una marca en el carril a unos 15 cm del Sensor de movimiento. PREPARACIÓN PARA LA RECOGIDA DE DATOS 1. Antes de recoger datos para su análisis posterior, practique con el Sensor de movimiento para asegurarse de que está correctamente alineado hacia el carrito. 2. Sitúe el carrito en la parte baja del carril(la opuesta al Sensor de movimiento). 3. Cuando esté listo, comience la recogida de datos. 4. Empuje el carrito de modo que suba por el carril en dirección al Sensor de movimiento y después vuelva a bajar alejándose del Sensor. CUIDADO! El carrito no debe acercarse a menos de 15 cm del Sensor. 5. Finalice la recogida de datos cuando el carrito regrese al extremo más bajo del carril. Es posible que desee modificar la escala de la gráfica. 6. Si la representación de los datos no fuese clara, revise la alineación del Sensor y repita el procedimiento de recogida de datos. 7. Borre la serie de datos de prueba PASCO scientific P07.3

4 PARTE III: RECOGIDA DE DATOS 1. Sitúe el carrito en la parte más baja del carril. 2. Comience la recogida de datos. Empuje el carrito hacia el Sensor de movimiento. Continúe recogiendo datos hasta que el carrito regrese a la parte más baja del carril. Si los datos no aparecen en la gráfica, compruebe la alineación del Sensor e inténtelo de nuevo. 3. Monte el carril empleando un ángulo más pronunciado (p.e. 10 grados) y repita la recogida de datos PASCO scientific P07.4

comienzo del carril. 2. Utilice las herramientas de análisis de la gráfica para aplicar un ajuste lineal a la curva. Sugerencia: En el DataStudio, seleccione Linear en el menú Fit.

La pendiente de la línea de mejor ajuste corresponde a la aceleración media. Registre su valor en la tabla de datos. 4.

5 ANÁLISIS DE DATOS 1. En la curva de velocidad del Sensor de movimiento, utilice el cursor para seleccionar una región de la gráfica que muestre el movimiento del carrito después de empujarlo y antes de que regrese al comienzo del carril. 2. Utilice las herramientas de análisis de la gráfica para aplicar un ajuste lineal a la curva. Sugerencia: En el DataStudio, seleccione Linear en el menú Fit. En el ScienceWorkshop, haga clic en el botón Estadísticas y seleccione Ajuste de curva, ajuste lineal en el menú Estadísticas ( ). 3. La pendiente de la línea de mejor ajuste corresponde a la aceleración media. Registre su valor en la tabla de datos. 4. En la curva de aceleración del Sensor de movimiento, seleccione la región de la curva que corresponda al movimiento del carrito después del empujón y antes de que regrese al comienzo del carril. 5. Utilice la herramienta Estadísticas para determinar el valor medio de la aceleración del Sensor de movimiento para la región seleccionada. Anote el valor medio de la aceleración en la tabla de datos. 6. En la curva de aceleración del Sensor de aceleración, seleccione la región de la curva que corresponda al movimiento del carrito después de empujarlo y antes de que regrese al principio del carril PASCO scientific P07.5

6 7. Utilice la herramienta Estadísticas para determinar el valor medio de la aceleración para el Sensor de aceleración. Anote el valor medio de la aceleración en la tabla de datos. 8. Calcule el valor teórico de la aceleración basándose en el ángulo del carril y anote su valor en la tabla de datos. a g sen Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio PASCO scientific P07.6

7 Informe de Laboratorio Experiencia P07: Aceleración de un carrito IDEAS PREVIAS Qué ocurre con la aceleración de un carrito mientras sube y baja por un plano inclinado? Tabla de Datos Medida Serie #1 Serie #2 Ángulo del carril grados grados Aceleración (pendiente) m/s 2 m/s 2 Aceleración (media) m/s 2 m/s 2 Aceleración (teórica) m/s 2 m/s 2 CONCLUSIONES Y APLICACIONES 1. Describa la gráfica de la posición frente al tiempo. Por qué la distancia comienza en un máximo y disminuye a medida que el carrito sube por el plano inclinado? 2. Describa la gráfica de la velocidad frente a tiempo. 3. Describa la gráfica de la aceleración frente al tiempo PASCO scientific P07.7

8 4. Compare el valor de la aceleración obtenido de la gráfica de la velocidad con el valor medio obtenido de la gráfica de la aceleración. 5. Qué porcentaje de diferencia hay entre la aceleración obtenida de la gráfica de la aceleración y el valor teórico de la aceleración? teórico medido Recuerde, porcentaje de diferencia 100% teórico 6. Cambió la aceleración cuando se incremento el ángulo de inclinación del carril? 1999 PASCO scientific P07.8

9 APÉNDICE: MODIFICAR UN ARCHIVO SCIENCEWORKSHOP Modifique el archivo de ScienceWorkshop existente para añadir el Sensor de aceleración. Abra el archivo ScienceWorkshop Abra el archivo titulado: ScienceWorkshop (Mac) P10 Accelerate Cart 2 ScienceWorkshop (Win) P10_CAR2.SWS El archivo ScienceWorkshop contiene una gráfica de la posición, velocidad y aceleración del Sensor de movimiento. Es necesario añadir un Sensor de aceleración a la ventana de configuración del experimento, ajustar el ritmo de muestreo y crear una gráfica para el nuevo sensor. Calibrado del Sensor En la ventana de configuración del experimento, pinche y arrastre el icono del Sensor analógico hasta el icono del Canal analógico A. Seleccione Sensor de aceleración de la lista de sensores. Haga clic en OK para regresar a la ventana de configuración del experimento. Opciones de muestreo Haga clic en el botón Opciones de muestreo en la ventana de configuración del experimento o seleccione Opciones de muestreo en el Menú del experimento para abrir la ventana de opciones de muestreo. Bajo Muestras periódicas haga clic sobre la flecha derecha para ajustar la velocidad de muestreo en 50 Hz (50 medidas por segundo). Presentación de la Gráfica En la ventana de configuración del experimento, pinche y arrastre el icono de la gráfica hasta el icono del Sensor de aceleración. Seleccione Aceleración (m/s 2 ) en la lista de cálculos y haga clic en Presentación. Resultado: Se crea una gráfica para el Sensor de aceleración que muestra la aceleración frente al tiempo PASCO scientific P07.9

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