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Evidencia de aprendizaje. Fuerzas conservativas y no conservativas

Práctica. Conservación de energía: péndulo simple.

1. Descarga el video Movimiento de un péndulo simple8 que se encuentra en el aula virtual.

2. Modela el movimiento del péndulo con el programa Tracker considerando lo siguiente:

La masa del péndulo es de 305 g y se balancea durante 3 ciclos. Obtén la posición del péndulo con respecto al tiempo. Ubica el origen para hacer un estudio de conservación de energía. Obtén la posición en x y y. Una gráfica de la posición de x contra y te dará la trayectoria del movimiento del

péndulo. Con los valores anteriores, puedes obtener las velocidades verticales y horizontales. De la misma manera puedes obtener la aceleración. Si aplicas el teorema de Pitágoras a los valores de x y y puedes obtener las

magnitudes de la posición, la velocidad y la aceleración. Con las magnitudes de la velocidad obtienes las energías cinéticas.

Usando la masa del balón, la aceleración de la gravedad y las posiciones verticales, obtén las energías potenciales.

Con la masa del balón y las magnitudes de la velocidad del péndulo, obtén la energía cinética del balón por tiempo.

La energía mecánica la encuentras sumando la energía potencial y la energía cinética.

3. Realiza una gráfica que ilustre la energía cinética, energía potencial y energía total, ésta mostrará que la energía total permanece casi constante, decrece con el tiempo.

4. Explica tus resultados. 5. Reporta tu práctica de acuerdo con la estructura textual predeterminada.

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DESARROLLO:

Lo primero que hago es buscar el video Fis_mov_de_un_pendulo_simple y abrirlo mediante el programa Tracker, le doy play para verlo y después defino mis ajustes de corte, siendo el inicial en 179 y el final en 370, ya teniendo esto, un tip importante: para sacar la medida más acertada del péndulo se busca que esté en su punto de reposo absoluto, en este caso, mediante Tracker voy a buscar el cuadro en donde esta al centro de su gravedad, siendo el cuadro 228 en donde se ubica su punto de reposo, aunque sigue moviéndose, partiré de este punto.

Ya teniendo el punto de reposo, ahora coloco mi eje de coordenadas y el cruce de los ejes lo coloco al centro del balón, ahora voy a poner mi barra de calibración, analizando el video busco una recta que pueda tomar como medida y me doy cuenta que hay una regla horizontal, en donde pasa rozando el péndulo, y además tiene varias muescas, así que he decidió ponerla ahí, y la medida que le pongo, como no me la da, me decido por 20.0 m (que ya habíamos manejado en una de las actividades anterior y que ya se más o menos manejar).

Ahora, voy a proceder a crear la masa puntual que se va a seguir, ya teniéndola ahora vamos a controlar la trayectoria, en la barra de menús elegimos Trayectorias – nuevo –masa puntual, una vez creado elegimos trayectoria automática.

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Ahora vamos a seleccionar la masa puntual que vamos a seguir, lo ubico en el centro del círculo del péndulo y también selecciono el área de búsqueda, ya teniendo todo lo anterior, le doy un clic en búsqueda.

Cuando termina el seguimiento, cierro el cuadro de trayectoria, la masa del péndulo es de 305 g y se balancea durante 3 ciclos, ahora inicio con las actividades solicitadas.

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OBTÉN LA POSICIÓN DEL PÉNDULO CON RESPECTO AL TIEMPO.

OBTÉN LA POSICIÓN EN X Y Y.

UNA GRÁFICA DE LA POSICIÓN DE X CONTRA Y TE DARÁ LA TRAYECTORIA DEL MOVIMIENTO DEL PÉNDULO.

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CON LOS VALORES ANTERIORES, PUEDES OBTENER LAS VELOCIDADES VERTICALES Y HORIZONTALES.

DE LA MISMA MANERA PUEDES OBTENER LA ACELERACIÓN.

SI APLICAS EL TEOREMA DE PITÁGORAS A LOS VALORES DE X Y Y PUEDES OBTENER LAS MAGNITUDES DE LA POSICIÓN, LA VELOCIDAD Y LA ACELERACIÓN. CON LAS MAGNITUDES DE LA VELOCIDAD OBTIENES LAS ENERGÍAS CINÉTICAS.

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USANDO LA MASA DEL BALÓN, LA ACELERACIÓN DE LA GRAVEDAD Y LAS POSICIONES VERTICALES, OBTÉN LAS

ENERGÍAS POTENCIALES.

CON LA MASA DEL BALÓN Y LAS MAGNITUDES DE LA VELOCIDAD DEL PÉNDULO, OBTÉN LA ENERGÍA CINÉTICA DEL BALÓN POR TIEMPO.

LA ENERGÍA MECÁNICA LA ENCUENTRAS SUMANDO LA ENERGÍA POTENCIAL Y LA ENERGÍA CINÉTICA.

REALIZA UNA GRÁFICA QUE ILUSTRE LA ENERGÍA CINÉTICA, ENERGÍA POTENCIAL Y ENERGÍA TOTAL, ÉSTA MOSTRARÁ QUE LA ENERGÍA TOTAL PERMANECE CASI CONSTANTE, DECRECE CON EL TIEMPO.

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EXPLICA TUS RESULTADOS.

Al desplazarse el balón desde la posición de equilibrio hasta que la línea de sujeción del balón forma un ángulo Ø (ángulo cero) con la vertical, abandonando su reposo, el balón oscilara como un péndulo, bajo la acción de la gravedad, después las oscilaciones tendrán lugar entre las posiciones extremas Ø y –Ø, simétricas con respecto a la vertical, con respecto a un arco de circunferencia, y su radio es la longitud de la cuerda, se presenta un movimiento periódico, pero no tendremos la certeza de que sea armónico.

El balón se mueve sobre un arco de circunferencia, el cual se encuentra influenciado por dos fuerzas de su propio peso (305 mg) y la tensión de la cuerda (N), actuando como fuerza motriz la componente tangencial de su peso, así es como se observa con más profundidad el comportamiento del balón cuando oscila.

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BIBLIOGRAFÍA:

Wikipedia, la enciclopedia libre.- Recuperado de http://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9nduloGalia.fc.uaslp.mx.- Receuperado de

http://galia.fc.uaslp.mx/~medellin/Applets/pendulo/pendulo.htmSc.ehu.es.- Recuperado de

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/pendulo/pendulo.htmRadiestesia.- Recuperado de http://www.biocyber.com.mx/pendulo.htmSlideshare.- Recuperado de http://www.slideshare.net/dianacarolinavelagarcia/movimiento-

armnico-simple-y-pendulo-simple

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