Tiro horizontal

Es la magia de las matemáticas, la magia de los vectores. ¿Como podemos hacer para que un movimiento aparentemente complejo se convierta en algo sencillo? Gracias a la descomposición de vectores podemos desmenuzar un movimiento parabólico complejo, en dos movimiento simples: un movimiento rectilíneo uniforme con velocidad constante en dirección horizontal y otro uniformemente acelerado en dirección vertical.

Muchos de los chavales no lo acaban de entender, o de creer, así que lo mejor en estos casos es realizar una demostración. Louis A. Bloomfield es profesor de física de la Universidad de Virginia, suyos son los famosos libros "How things works" y "How everything works" editados por Wiley. En estos libros intenta explicar física para no físicos, reduciendo fórmulas matemáticas, explicando conceptos (quizás lo mas difícil) y realizando demostraciones en clase. Podéis encontrar TODAS las demostraciones que realiza en su pagina web, concretamente aquí.

De entre todas sus demostraciones, me parece especialmente acertada la siguiente sobre tiro horizontal. Con una regla y dos pelotas podemos demostrar todo lo que explicábamos antes. Observad:

Efectivamente, el tiempo de caída de las pelotas es independiente de la velocidad horizontal aplicada. Mientras que en dirección horizontal no existen fuerzas aplicadas sobre el objeto y por tanto no hay aceleración (despreciando los efectos del rozamiento del aire), en dirección vertical la pelota está siendo atraída por la Tierra a razón de 9,8 m/s2. Eso significa que la velocidad en dirección horizontal será constante y la velocidad en dirección vertical se verá incrementada en sentido hacia abajo por la aceleración debida a la fuerza gravitatoria.

No es el objetivo de este blog el de explicar la física de primero de bachillerato, sino de mostrar recursos para profesores, experiencias para alumnos o demostraciones para curiosos. No obstante, si estáis interesados y queréis saber mas sobre el tema os recomiendo:

1) La fantástica página de Eureka sobre cinemática, con vídeos y applets muy ilustrativos.

2) El canal de youtube de unicoos. David Calle es ingeniero en telecomunicaciones y profesor en una academia de repaso de Madrid, que explica estupendamente bien problemas de matemáticas, física y química. Si queréis podéis entrar en su página web de vídeos. Aquí os muestro un vídeo sobre justamente tiro horizontal.

Saludos

Sergio

Movimiento rectilineo uniforme

Es para mi muy curioso conocer que experimentos son mas interesantes para el público en general que otros. Éste experimento fue publicado en youtube hace 4 semanas y tiene ya 554 reproducciones, en contra del experimento del huevo duro y huevo crudo que lleva aproximadamente el mismo tiempo publicado, pero tan solo 143 reproducciones, en contra de lo que yo pensaba, que seria muy visitado...parece que el tema de los huevos no interesa tanto...

Se trata de otra forma de realizar una demostración, o incluso una práctica sobre movimiento rectilíneo uniforme, a veces tan difícil de demostrar. En esta ocasión se trata de un dado redondo, que contiene un peso en su interior y que curiosamente posee la misma densidad relativa que la glicerina (1,26 g/ml).

Si dejamos caer un objeto sobre un líquido rápidamente actúa el famoso principio de Arquímedes, y se estable una lucha de fuerzas: la del peso del objeto, contra la fuerza de empuje del líquido. ¿Quien gana? Pues curiosamente el que gana es el que posee la densidad mayor. Si el objeto tiene mayor densidad que el líquido cae, y si es el líquido el que posee mayor densidad, éste flotará.

¿Que pasará sin tienen la misma densidad?

El cuerpo ni flota ni se hunde, se quedará en el lugar donde fue dejado sin que ninguna fuerza actúe sobre él. Así que, ¿como conseguimos el movimiento rectilíneo uniforme? Dejando caer la bola desde cierta altura. Ésta cogerá una cierta velocidad, y aunque pierda cierta energía cinética con el choque con el líquido, y con el rozamiento con el líquido, se puede conseguir que se mantenga una velocidad límite constante durante casi todo el trayecto.



Se puede calcular la velocidad límite igualando la fuerza total con la que baja la bola según Newton con la ley de Stokes, de esta manera podemos decir que la velocidad límite constante dependerá directamente con el radio de la esfera y la relación de densidades e inversamente con la viscosidad del medio.

Sergio

PD: Este experimento se ideó conjuntamente con la profesora Pepa Palacios del Instituto Joan Boscà de Barcelona.

Movimiento no uniforme

Los casos mas estudiados en clase de física son el movimiento uniforme y el movimiento uniformemente acelerado. El primer artículo del blog se referia al movimiento rectlinio uniforme, pero en esta ocasión vamos a ir algo mas allá. ¿Como podemos ilustrar un movimiento que no sea uniforme de una forma sencilla? Un movimiento en el que ni la velocidad, ni la aceleración sea constante...

Observa el espectacular video de grand-illusions:



Se trata de una bola que contiene una pequeña esfera muy densa en su interior y que está ademas rodeada de glicerina. La glicerina es uno de los líquidos mas viscosos que existen, asi que la velocidad tan lenta de bajada de la bola se debe a la busqueda de su centro de gravedad. Al moverse la bola, la pequña bola densa ha de caer por todo el líquido de glicerina hasta encontar el centro de gravedad. Cuando ya lo ha encontrado, vuelve a sentir el efecto del peso al estar en un plano inclinado y vuelve a caer, y vuelve a parase levemente para buscar su centro de gravedad. Obviamente se ha de realizar la experiencia un plano con poca inclinación, sino caeria rápidamente.¡¡Fantástico!!!

¡¡CUIDADO!!

En muchas ocasiones se confunde la viscosidad con la densidad. Que una substancia sea densa quiere decir que su relacion masa-volumen es elevada, es decir que pesa mucho para el volumen que tiene, mientras que una substancia sea viscosa quiere decir que se mueve con dificultad. Tanto el aceite como la miel son substancias mas viscosas que el agua, ya que se mueven con mayor dificultad, pero mientras que el aceite es menos denso que el agua (por eso flota), la miel es mas densa y por eso se hunde en el agua.

¿Como podemos hacerlo sin gastarnos una fortuna?

A partir de un pequeño frasco y llenarlo hasta la mitad o una cuarta parte con glicerina, con miel o con aceite (cuanto mas viscoso mejor).Si consigues poner una pequeña bola de acero ya lo habras conseguido totalmente, aunque sin bola tambien funciona. Observa el siguiente video:



Espero que te haya gustado.Enjoy!!!

Sergio

Venciendo a la gravedad

Observa atentamente el video. ¿Como cae el primer objeto? ¿Como cae el segundo objeto? ¿Como crees que ha conseguido el mago mantener la velocidad del objeto?



Existen diversas maneras de conseguir movimientos uniformes (velocidad constante), aunque lo más fácil es intentar no complicarse mucho la vida y experimentalmente aceptar movimientos uniformemente acelerados (aceleración constante) como aproximaciones a movimientos uniformes, aunque sean totalmente incorrectos.
La realidad es que no es tan sencillo obtenerlo experimentalmente, porque todo cuerpo en la Tierra esta atraído con una aceleración de -9,8 m/s2. La fuerza de la gravedad. No obstante, durante muchos años, magos de todos los rincones nos han maravillado venciendo la gravedad. Así que, ¿como lo conseguían?

La solución al enigma es la ley de Lenz, una muy famosa ley del magnetismo de la que volveremos a hablar en este blog!!!

Sergio