| |
Objectius |
| |
|
|
|
- Dur a terme un estudi del moviment de caiguda d'una
bola de porexpan i d'una d' acer a través de l' aire.
- Determinar els paràmetres característics
d'aquests moviments i donar una equació que permeti descriure'
ls.
- Estudiar i comparar els moviments rectilini uniforme
i uniformement accelerat.
|
| |
|
| |
Caiguda lliure i velocitat límit |
|
|
|
 |
Introducció |
| |
|
| |
Us heu fixat mai en com cau una pedra
dins l' aigua? I com cau a l' aire?
Creieu que el seu moviment seria diferent si caigués al buit?
Si deixeu caure un cos a l' aire, normalment accelera i
augmenta la velocitat. Fins quant augmentarà aquesta velocitat?
De fet, la interacció d'un medi amb els cossos que
s' hi mouen determina el tipus de moviment que seguiran.
La figura mostra els aparells necessaris per observar
al laboratori el descens d'una pilota de porexpan i d'una bola d' acer
a través d'un tub de metacrilat ple d' aire.
|
|
|
|
| |
|
 |
Material i equipament |
| |
|
| |
|
Equipament MultiLog
- Consola amb cable USB i adaptador AC-DC
- Sensor de distància 2m-10m
|
Material
de laboratori
- Tub de metacrilat o de PVC transparent de 2 m de llargada i
3,6 cm de diàmetre interior
- Pilota de porexpan de 2,5 cm de diàmetre i de massa
0,34 g
- Bola d' acer de 3 cm de diàmetre i de massa 110,02 g
- Mordassa, barreta metàl·lica d'1m i barreta metàl·lica
de 0,5 m, nous, pinça de dits, nivell
- Tros de planxa de porexpan
|
|
| |
|
| |
|
 |
El sensor de posició no mesura distàncies inferiors a 40
cm.
Sempre que s' utilitzi el sensor de posició, la consola ha d'estar
connectada a la font d' alimentació.
|
| |
|
| |
Preparació de l' equip de laboratori |
| |
|
| |
Per fer l' experiència, heu de preparar el
muntatge de la figura seguint els passos següents:
 |
- Subjecteu amb un mordassa la barreta llarga a la taula.
|
| |
|
|
|
- Uniu amb una nou la barreta curta a la barreta llarga.
|
| |
|
|
|
- Col·loqueu a uns 10 cm del final de la barreta curta
una nou amb un pinça de dits per subjectar el tub.
- Poseu el cap damunt una nou amb el sensor de posició.
- Pengeu el tub amb la pinça.
- Comproveu amb el nivell que el tub està col·locat
perpendicularment al terra.
|
| |
|
 |
- Col·loqueu a terra la planxa de porexpan.
- Ajusteu el tub a una alçada de tres dits per damunt de
la planxa, perquè puguin sortir per sota la pilota de porexpan
i la bola d' acer.
|
|
| |
|
 |
Plantejament d' hipòtesis i disseny
de l' experiment |
| |
|
| |
1. Com creieu que serà el moviment de caiguda de la pilota de
porexpan?
2. Deixeu caure la pilota de porexpan i expliqueu, amb dues frases com
a mínim i amb paraules vostres, com creieu que és aquest
moviment.
3. Escolliu de cada grup de paraules següent la que més s'ajusta
al concepte de moviment que heu explicat a les frases anteriors:
accelerat; periòdic; uniforme; variat; circular; rectilini; el·líptic;
oscil·latori
4. Com creieu que serà el moviment de caiguda de la bola d' acer?
5. Deixeu caure la bola d' acer, i responeu,
amb dues frases, com a mínim, i amb paraules vostres, la pregunta
següent:
Com creieu que és aquest moviment? |
 |
6. Dibuixeu com creieu que seran els gràfics posició-temps
que obtindreu en la caiguda de la pilota de porexpan i en la de la bola
d' acer.
La vostra resposta és una hipòtesi sobre el tipus de moviment
que segueixen la pilota de porexpan i la bola d' acer en el seu descens
a través del tub, i per comprovar-ho s'ha dissenyat aquesta experiència.
|
| |
|
 |
Procediment |
| |
|
| |
Muntatge de l' experiència
|
| |
 |
- Alineeu el sensor de distància damunt del tub.
- Comproveu que el sensor queda totalment perpendicular a la direcció
del tub.
- Ajusteu la distància entre el sensor i el tub de tal
manera que hi hagi lloc per passar la pilota.
|
|
| |
|
| |
Configuració de l' equip |
| |
|
| |
1. Configuració del MultiLogPRO
- Obriu la consola
 .
- Connecteu-la al port USB de l'ordinador i a la font d' alimentació.
- Amb
desplaceu-vos fins a Configuració sistema  .
Premeu Enter  .
- Us apareixerà la pantalla següent:
- Amb
seleccioneu Mode: Auto ID.
- Premeu
i seleccioneu Neteja memòria,
premeu
i us apareixerà el missatge Memòria neta!
- Premeu
per tornar al menú principal.
- Connecteu el sensor de distància al port I/O 1 de la consola.
|
| |
2. Configuració del MultiLab
- Obriu el programa MultiLab
i tanqueu totes les finestres menys la del gràfic.
- Seleccioneu Configuració
i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
 |
- Comproveu que a l' Entrada 1 apareix Distància
2 m / 10 m.
- Premeu Proper i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
|
 |
- Seleccioneu Escull freqüència i 50 mostres
per segon.
- Seleccioneu Desplaça a Mode d'escala.
- Seleccioneu Substitueix a Mode de gravació.
- Premeu Proper i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
|
 |
- Seleccioneu Temps i Per temps.
- Trieu 2,00 s i noteu que indica que es gravaran 100 mostres.
- Premeu Acaba.
|
| |
|
|
| |
|
| |
|
|
El sensor de posició no pot funcionar per freqüències
superiors a 100 mostres per segon. |
| |
|
 |
Enregistrament i transformació
de dades |
| |
|
| |
Captació de dades |
| |
|
| |
1. Pilota de porexpan
- Poseu en marxa la recol·lecció
i quan comenci a sortir per pantalla el senyal del sensor de posició
(notareu també que aquest emet un so), deixeu caure la pilota
de porexpan.
- Cliqueu al botó Edita gràfic
de la barra d' eines de gràfic i doneu el nom Posició-temps
(porexpan) al gràfic obtingut.
- A continuació, cliqueu al botó Afegeix el gràfic
al projecte
 .
- Seleccioneu el menú Arxiu/Anomena
i desa, doneu-hi el nom m5a_e1a
i guardeu-lo a la carpeta m5a.
|
| |
|
 |
Heu d'obtenir un gràfic semblant a aquest:
|
| |
2. Bola d' acer
- Obriu un Nou projecte
i repetiu-ho tot amb la bola d' acer.
|
| |
|
 |
Assegureu-vos que el tros de planxa de
porexpan està sota del tub de metacrilat i no poseu mai el peu a
sota per aturar la bola d' acer. |
| |
|
| |
|
| |
|
|
El fet de gravar cada caiguda en un projecte diferent significa aconseguir
que el mapa de dades no quedi massa ple quan es faci el tractament de
dades.
Si es vol, es poden gravar les dues caigudes en un mateix projecte i
després comparar-les amb la funció Divideix
gràfic  .
|
| |
|
| |
Transformació de les dades |
| |
|
|
|
1. Caiguda de la pilota de porexpan
|
| |
2. Caiguda de la bola d' acer
|
| |
|
| |
Anàlisi de les dades |
| |
|
| |
1. Pilota de porexpan
- Obriu el projecte m5a_e1a
corresponent a la caiguda de la pilota de porexpan, seleccioneu el mapa
de dades i el gràfic Retall posició-temps (porexpan).
- Obriu l' Ajudant d' anàlisi
i us apareixerà la pantalla següent:
|
| |
 |
- A la finestra Basat en conjunt de dades
us ha d' aparèixer Exp1-Distància I/O-1.
- Si us apareix més d'una captació, seleccioneu
la que correspongui.
- Si activeu les dades, us apareixerà
el nom Lineal (Distància
I/O-1); canvieu-li el nom per Ajustament
lineal posició-temps (porexpan).
- Seleccioneu:
- Tipus lineal
- Mostra equació gràfic
- Mostra R2 gràfic
- Premeu D' acord.
|
|
| |
|
| |
Us apareixerà:
- El gràfic corresponent a l' ajustament lineal
- L'equació corresponent al gràfic
- El valor d'R2 de l' ajustament de les dades
|
|
|
|
Tingueu en compte que el
millor ajustament és aquell en què R2 s' aproxima
més a 1. |
| |
|
| |
- Afegiu-ho al projecte .
- Guardeu de nou el projecte m5a_e1a.
Per guardar el dibuix del gràfic que més endavant
podeu utilitzar en l' informe, podeu prémer la tecla Imprimeix
pantalla i tindreu el dibuix de la pantalla al porta-retalls de
l' escriptori.
- Obriu un arxiu del Word i enganxeu-hi el dibuix de la pantalla, que
després podreu retallar.
- Guardeu l'arxiu del Word amb el nom de m5a_e1c
a la carpeta m5a.
Aquesta operació també es pot fer amb el menú
Gràfic | Copia gràfic.
|
|
|
| |
2. Bola d' acer
- Obriu el projecte m5ap1_e1b
corresponent a la caiguda de la bola d' acer i ajusteu el gràfic
Retall posició-temps (acer) a una funció lineal,
canvieu-li el nom per Ajustament lineal
posició-temps (acer), i anoteu-ne l'equació i el
valor d'R2.
- Amb la tecla la tecla Imprimeix pantalla
copieu el gràfic a l'arxiu del Word anterior m5a_e1c.
- Ajusteu de nou el gràfic Retall posició-temps (acer),
però ara a una Funció polinomial d'ordre 2
(és a dir, una paràbola). Canvieu-li el nom per
Ajustament parabòlic posició-temps (acer), i anoteu-ne
l'equació i el valor d'R2.
- Amb la tecla Imprimeix pantalla copieu
el gràfic a l'arxiu del Word anterior m5a_e1c
a la carpeta m5a,
que més endavant enviareu al tutor/a.
- Guardeu de nou el projecte m5a_e1b a
la carpeta m5a.
|
|
|
 |
Conclusions experimentals |
| |
|
| |
Amb els gràfics que heu obtingut
i les equacions corresponents que teniu a l'arxiu del Word m5a_e1c
de la carpeta m5a,
responeu i justifiqueu les preguntes següents.
1. Com és el moviment de la pilota de porexpan?
2. Quina és l'equació matemàtica que relaciona
el desplaçament de la pilota de porexpan i el temps transcorregut?
3. Què significa cada terme de l'equació?
4. Quines diferències s' observen entre els gràfics de
la pilota de porexpan i la bola d' acer?
5. Com és el moviment de la bola d' acer?
6. Quina és l'equació matemàtica que relaciona
millor el desplaçament de la bola d' acer i el temps transcorregut?
Per què?
7. Què significa cada terme de l'equació?
8. A partir de l'equació anterior, digueu tot el que pugueu sobre
el moviment de la bola d' acer.
- Copieu les respostes a l'arxiu anterior i deseu-lo per enviar-lo al
tutor/a.
|
| |
|
| |
Solució i interpretació teòrica |
| |
|
| |
Defenseu o negueu la hipòtesi inicial sobre el moviment de la
pilota de porexpan i de la bola d' acer a través del tub i responeu
la pregunta següent:
A què creieu que són degudes les diferències entre
els dos moviments?
- Copieu les respostes a l'arxiu anterior i deseu-lo per enviar-lo al
tutor/a.
|
| |
|
| |
| Descàrrega de la pràctica
en format Word |
 |
|
| |
|
| |
|
 |
| |
|
obriu el vostre projecte 
i recupereu el gràfic Posició-temps (porexpan).
,
trieu una part del gràfic que comenci a 0,40 m. 
i el botó 
i us apareixeran dos cursors en forma de fletxa damunt el gràfic.
