Graficar el movimiento de objetos: Laboratorio de física
Gráficos de movimiento
Cuando un automóvil pasa a una velocidad de 70 millas por hora, es bastante difícil averiguar muchos detalles sobre cómo se mueve. Tus ojos no son tan precisos. Para comprender el movimiento, debe recopilar datos duros y la mejor manera de analizar esos datos es a través de gráficos de movimiento.
Cuando un objeto se mueve a velocidad constante, hay dos gráficos que puede usar para describir el movimiento: un gráfico de posición-tiempo y un gráfico de velocidad-tiempo. Si el objeto está acelerando, también puede crear un gráfico de tiempo de aceleración. En el laboratorio de hoy, recopilaremos algunos datos y los usaremos para aprender a trazar y analizar gráficos de posición-tiempo y velocidad-tiempo.
Pasos del laboratorio de física
Para este laboratorio de física, necesitará:
- Un carro de juguete a batería
- Una superficie plana con mucho espacio.
- Un cronómetro con función de vuelta
- Una cinta métrica o una regla
- Cinta adhesiva
Paso 1: Marque un punto de inicio y un punto final en el piso con cinta adhesiva, así como varias posiciones intermedias. Es mejor mantener constante la distancia entre cada trozo de cinta adhesiva.
Paso 2: Mida la distancia desde el principio hasta cada uno de los siguientes trozos de cinta adhesiva con una cinta métrica o una regla y anótelo.
Paso 3: Coloque el automóvil con las ruedas delanteras detrás de la cinta adhesiva del punto de partida. Ponga el coche en marcha y, al mismo tiempo, ponga en marcha el cronómetro.
Paso 4: Presione el botón de vuelta en el cronómetro cada vez que las ruedas delanteras alcancen un nuevo trozo de cinta adhesiva y luego deténgalo finalmente cuando toquen el último trozo.
Paso 5: Repita las mediciones al menos 5 veces y anote los resultados. Puede utilizar una tabla de datos para registrar cuánto tiempo se tarda en recorrer cada distancia en cada prueba.
Así que ahora, si aún no lo ha hecho, es hora de pausar el video y comenzar.
Análisis de los datos
Ahora que tiene sus datos, es hora de analizarlos. Lo primero que debe hacer es tomar sus pruebas y promediarlas. Puede hacer esto sumando todos los tiempos de cada pedazo de cinta adhesiva y dividiéndolo por la cantidad de intentos que completó.
Luego, grafique sus promedios en un gráfico de posición-tiempo. Dado que la distancia desde el punto de partida aumenta a medida que pasa el tiempo, el eje de la distancia debe subir continuamente. Y, dado que los autos que funcionan con baterías generalmente se mueven a una velocidad constante, el gráfico final debe ser una línea diagonal.
Ahora, necesitamos calcular qué tan rápido iba el auto.
Velocidad = cambio de posición / tiempo.
Esta es la misma que la pendiente de nuestro gráfico de posición-tiempo. La subida es el cambio de posición y la carrera es el tiempo que tardó en cambiar de posición.
Pendiente = subida / carrera.
Así que calcula la pendiente de tu gráfica y tendrás la velocidad del auto.
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Finalmente, podemos graficar esa velocidad en una gráfica de velocidad-tiempo. Dado que la velocidad es constante, será plana.
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Y eso es; ese es nuestro análisis de datos completado.
Resumen de la lección
Cuando un objeto se mueve a velocidad constante, hay dos gráficos que puede usar para describir el movimiento: un gráfico de posición-tiempo y un gráfico de velocidad-tiempo. En este laboratorio, recopilamos algunos datos de posición y tiempo para un automóvil de velocidad constante y graficamos esos datos en un gráfico de posición-tiempo y velocidad-tiempo. En particular, notamos que el cálculo de la pendiente de una gráfica de posición-tiempo le dirá la velocidad de un objeto. Al analizar el movimiento del automóvil, pudimos demostrar que realmente se movía a una velocidad constante.
Los resultados del aprendizaje
Tendrá la capacidad de hacer lo siguiente después de ver esta lección en video:
- Identificar la ecuación para calcular la velocidad.
- Explicar cómo usar gráficos de posición-tiempo y velocidad-tiempo.