ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
sección: DIDÁCTICA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA
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MOVIMIENTO RELATIVO A TRAVÉS DE FOTOS SUCESIVAS

La idea didáctica de este tema es adaptar una película real, para tomando fotos, o escenas cada determinado tiempo, adaptarla a la enseñaza de un tema característico de física como es el movimiento relativo.

La película canadiense relata el vuelo de una avioneta a  H0= 61,0m de la superficie del agua de un lago y con una velocidad conocida  vx=(31,3m/s) y constante, manteniendo aproximadamente un vuelo horizontal. El piloto en el tiempo t=0, deja caer una bengala encendida, de forma que se puede apreciar la trayectoria del avión y de la bengala, ya que la película está tomada desde suficiente distancia de forma que los errores de paralaje  se puedan despreciar

  
 
La bengala se observa como un punto blanco, y a simple vista se aprecia que se mantiene en la vertical del avión, de forma que el piloto diría que describe una trayectoria rectilínea, mientras que un observador desde tierra, tal como el que filma la película, observa que su trayectoria es parabólica. Quiere decir que según el sistema de referencia que se tome, las conclusiones pueden ser diferentes.

Situamos un  sistema de referencia O, en tierra, y otro O’, vinculado al avión que vuela a una altura H0 constante, con velocidad también constante vx.

El vector de posición de este sistema respecto al fijo es r0, y el de la bengala respecto al móvil r’,  y el vector de posición de la bengala respecto a O, es r.

La composición vectorial nos dice que en cada instante  r = r0 + r’

En  t = 0

r0 = H0 j ,    r’ = 0  y   r =r0 =H0j

  

Realmente se aprecia en la foto anterior que H1 <H0, y    r no coincide exactamente con r0  por lo que la hipótesis anterior es una aproximación. En la realidad la bengala debe tener velocidad inicial cuando comienzan a medirse los tiempos.

A partir de este instante se capturarán fotografías cada 0,30 segundos. Como se conoce la altura a la que vuela,  en cada foto  se medirá el factor de conversión de distancias verticales Fy = 61m/ H0(mm). Cada distancia vertical en mm que se tome de la foto, habrá que multiplicarla por Fy, para convertirla en distancia real en metros. La distorsión de las impresoras, hace necesario emplear otro factor Fx para cada distancia horizontal, que se obtendrá a partir del dato de la velocidad horizontal constante y el tiempo: Fx= (vt)/x(mm).
 
 
 

Como se aprecia en las fotos la bengala debido a la resistencia del aire, se va retrasando respecto de la vertical del avión. Debe tenerse en cuenta de que se está tratando de un montaje real, no teórico.

Se realiza la toma de datos de H0, H1, y x0  para cada valor de tiempo, calculando el factor Fy y Fx en cada  foto, tal como se ha explicado y disponiéndolo en la tabla 1. Cada longitud medida en la foto se multiplicará por el F correspondiente para convertirla en valor real.

Tabla 1

 

 

H0 foto

/mm

Fy

61m/Ho

H1foto

/ mm

H1 real /m

y b-av foto/mm

y b-av

/real

x foto

/mm

x real

vt/m

Fx

xbeng

foto/mm

x real beng/m

t/s

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,00

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,30

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,60

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,90

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,20

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,50

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,80

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,10

 

En una hoja de cálculo se representará:

a)  H1 frente a t, para determinar la aceleración de la bengala

b) La posición horizontal de la bengala (xb), comparada con la de la avioneta frente al tiempo

c) La posición  vertical de la bengala  respecto a la avioneta (y b-av), frente al tiempo

d) La trayectoria de la bengala

                                                          
SOLUCIÓN    

ALMACÉN

El problema de los colores en las reacciones con disoluciones de permanganato