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Listado de Experimentos
Movimiento y marcos de referencia
Alumno haciendo barras: Conjunto de dos videos que muestran que los resultados de un
experimento no pueden analizarse adecuadamente sin primero especificar un marco de
referencia. El primer video muestra a un alumno aparentemente haciendo flexiones en una
barra. El segundo video es una toma más amplia del primer video, que muestra que en
realidad en el primer video el alumno se encontraba sentado en reposo mientras movía una
barra sobre la cual estaba montada la cámara que filmó el movimiento.
Paracaídas visto desde dos marcos de referencia distintos: Conjunto de dos videos que
ilustran el mismo principio que el video anterior, pero basándose en la errada presunción que
dice que al abrirse un paracaídas el paracaidista sube en vez de bajar. El primer video
muestra un automóvil que se mueve sobre una mesa con un paracaídas ubicado sobre él.
En cierto instante el paracaídas se abre y se ve que el automóvil retrocede. En el segundo
video se ve una toma más amplia del movimiento y muestra que el primer video fue filmado
usando una cámara ubicada sobre un auto que se movía junto al primero, y que al abrirse el
paracaídas ambos automóviles continúan avanzando, sólo que el auto con paracaídas
avanza menos que el auto con la cámara que filma el primer video
Auto moviéndose sobre un riel que cae, visto desde dos marcos de referencia
distintos: Conjunto de dos videos que ilustran el concepto de independencia del
movimiento. El primer video muestra un automóvil que se mueve con rapidez constante
sobre un camino recto. El segundo video es una toma más amplia del movimiento que
muestra que en realidad el camino recto del primer movimiento tenía una cámara fija a él e
iba cayendo mientras el auto se movía. Se aprecia que el movimiento resultante del
automóvil es la trayectoria parabólica que se observa en el lanzamiento de proyectiles.
Rapidez
Autos moviéndose a diferentes velocidades: Videos mostrando dos sistemas de
coordenadas construido con reglas de laboratorio sobre una mesa. Cada video muestra a
dos autos moviéndose con rapidez constante a lo largo del eje horizontal. Se grabaron varias
versiones con el auto moviéndose rápido y lento tanto hacia la derecha como hacia la
izquierda.
Auto moviéndose sobre riel en forma de U: El video muestra un automóvil que se
desplaza sobre un riel metálico en forma de U acostada sobre el piso. El auto está imantado,
lo que le permite moverse inicialmente hacia la izquierda con rapidez constante, subir por la
trayectoria en U y devolverse moviéndose hacia la derecha con otra rapidez constante
menor que la anterior.
Auto que viaja en línea recta con rapidez constante y sube por la pared: Similar al
anterior, pero el auto gira en 90° y sube por un muro después de chocar con éste.
Representación gráfica de movimientos
Construcción automática del gráfico posición versus tiempo usando el video del
movimiento de un automóvil: Muestra una animación, construida a partir de imágenes de
un video real, en la que la posición de un automóvil obtenida al transcurrir iguales intervalos
de tiempo se marcan en la horizontal y las posiciones anteriores se desplazan verticalmente,
produciendo así un gráfico de posición versus tiempo.
Movimiento relativo (opcional)
Auto moviéndose sobre una pista móvil: Conjunto de videos que muestran una cinta de
papel con líneas igualmente espaciadas dibujadas a lo ancho de ella. Estas líneas se utilizan
como sistema de coordenadas para observar el movimiento de un automóvil que se mueve
sobre la cinta de papel, la que a su vez se mueve con respecto a una superficie en reposo.
Personas en movimiento sobre una escalera mecánica: Un observador en reposo filma el
movimiento de dos personas que se mueven sobre una escalera mecánica. Mientras una de
las personas sube por la escalera, la otra retrocede sobre ésta de forma que permanece
(aproximadamente) quieto desde el punto de vista del observador en reposo.
Aceleración
Autos moviéndose con velocidad constante y aceleración constante: Tres autos se
mueven sobre la superficie de una mesa, dos de ellos con rapideces constantes distintas. El
otro auto parte desde el reposo después que los otros dos autos han iniciado su movimiento
e ingresan a la escena. Sin embargo, este tercer auto casi les gana a los otros dos en llegar
al extremo derecho debido a que se movió acelerando.
Plano inclinado de Galileo: Conjunto de dos videos que muestran el movimiento de varias
bolas que se mueven sobre rieles rectos ubicados sobre la superficie de una mesa redonda
inclinada. Dichos rieles forman caminos que conectan un mismo punto del borde de la mesa
con varios otros puntos también situados sobre el borde de la mesa. Esto hace que todos los
caminos tengan distintas pendientes y distintos largos. En un video se sueltan
simultáneamente todas las bolas desde el punto en común de los rieles y todas ellas llegan
al borde de la mesa simultáneamente. En el segundo video se muestra la situación contraria,
en donde todas las bolas se sueltan simultáneamente desde los puntos situados en el borde
de la mesa y se observa que todas ellas llegan al mismo tiempo al punto común de llegada.
Autos que parten del reposo y se mueven con aceleraciones distintas: Este video
muestra dos autos que se mueven con aceleración constante. El primero de ellos entra
moviéndose a la escena y su velocidad cambia poco durante el movimiento. El segundo auto
parte del reposo dentro de la escena. Este video muestra que la aceleración del objeto
depende no de la rapidez del auto sino que de cuanto ésta cambia en un intervalo de tiempo
dado.
Caída de un carro por un plano inclinado: Conjunto de videos que muestran la caída de
un carro con ruedas con poco roce por un plano inclinado para ángulos de 15°, 30°, 45° y
60° con respecto a la horizontal.
Caída simultánea de bolas por distintas pendientes: Caída simultánea de bolas por rieles
en ángulos de 15°, 30°, 45°, 60°, y 75° que se apoyan en distintos puntos de una vertical y
que terminan alineados en un mismo punto del piso. Se observa que los tiempos de llegada
al piso son distintos en general, pero son los mismos si los ángulos entre cada riel y la
horizontal son complementarios.
Caída libre de un zapato y una moneda: Video en alta velocidad que muestra la caída
simultánea de un zapato y una moneda que se sueltan al mismo tiempo.
Torre de Pisa: Dos botellas iguales pero con distinta masa al estar una de ellas llena de
agua y la otra sólo parcialmente llena, se sueltan desde el techo de un edificio para verificar
que lleguen al mismo tiempo al suelo.
Lanzamiento de proyectiles (opcional)
Lanzamiento de proyectiles con igual rapidez inicial y distintos ángulos: Conjunto de
videos que muestran el lanzamiento de un proyectil desde el origen de un sistema de
coordenadas para ángulos de 15°, 30°, 45°, 60°, 75° y 90°.
Independencia de movimiento de dos autos: Dos autos se mueven por dos rieles
horizontales, uno abajo del otro, con igual velocidad inicial. En cierto punto uno de los rieles
se termina, cayendo al vacío desde ese punto uno de los autos. Sin embargo, se observa
que ambos autos siguen estando en todo momento en la misma vertical, demostrando de
esta forma que el movimiento de caída vertical del auto no afecta a la componente horizontal
del movimiento.
Independencia de movimientos de dos bolas: Este video muestra que el movimiento
horizontal de un proyectil no afecta a la componente vertical del movimiento. Se lanza una
bola en un movimiento horizontal hacia otra bola de la misma masa que se encuentra en
reposo sobre un soporte pequeño. Las bolas chocan y la bola inicialmente en reposo sale
moviéndose horizontalmente con la velocidad que traía la primera bola, cayendo ambas de
manera que en todo instante están en la misma horizontal.
Tiro al “mono”, horizontal: Una pistola de juguete apunta horizontalmente a un aro que se
encuentra a su derecha. Cuando se dispara la pistola, un mecanismo suelta
simultáneamente al aro. El video muestra que a medida que el proyectil avanza y cae, el aro
también cae permaneciendo en la misma posición horizontal que el proyectil, de forma tal
que un rato después el proyectil impacta al aro que cae.
Tiro al “mono”, diagonal: Video que ilustra una versión conceptualmente más complicada
del video anterior. En este caso la pistola apunta en diagonal, hacia arriba y hacia la
derecha, al aro inicialmente en reposo. Cuando se dispara el proyectil y simultáneamente se
suelta el aro, el proyectil cae, alejándose de la línea recta que inicialmente se dirigía desde
el proyectil al aro, en la misma cantidad que el aro cae desde su punto de suspensión inicial.
De esta forma, el proyectil siempre impacta al aro, independientemente de cuál sea el
ángulo que tenía el sistema antes del disparo.
Independencia de movimiento, regla y monedas: Este video muestra cómo hacer una
actividad en clases que ilustra el principio de independencia de los movimientos. Una regla
se encuentra sujeta cerca del borde de una mesa a través del orificio de uno de sus
extremos. Parte de la regla se encuentra en el aire. Además, la distancia desde el borde de
la regla hasta el borde de la mesa es igual al ancho de una moneda. Una moneda se
encuentra sobre la parte de la regla que se encuentra en el aire, mientras que otra moneda
idéntica se encuentra en el borde de la mesa en contacto con el borde de la regla. Cuando
se le da un golpe rápido a la regla, la moneda sobre la regla queda en el aire cayendo desde
el reposo mientras que la moneda en el borde de la mesa es lanzada simultáneamente
desde la mesa con cierta rapidez inicial horizontal. Se observa que ambas monedas llegan al
suelo simultáneamente.
Auto que sube y baja por una pared: Un automóvil imantado se encuentra con un muro y
sube a lo largo de éste. A medida que sube su rapidez disminuye hasta llegar a cero para
luego comenzar a bajar por el muro. Este video muestra los mismos conceptos que tienen
lugar en el lanzamiento vertical de un proyectil
Primera Ley de Newton
El huevo feliz y el huevo triste: Este video muestra dos configuraciones de un huevo y un
ladrillo. A la izquierda se ve a un huevo (con una cara feliz pintada) sobre el cual se
encuentra un ladrillo. A la derecha se encuentra un huevo (con una cara triste pintada) que
se encuentra sobre un ladrillo. Sobre ambas configuraciones se sueltan simultáneamente y
desde la misma altura dos bolas de pool idénticas. La bola de la izquierda golpea al ladrillo y
rebota en él, sin dañar al huevo ubicado debajo de él. Por el contrario, cuando la bola de la
derecha cae sobre el huevo y lo revienta. La razón del distinto comportamiento es la inercia
del ladrillo ubicado sobre el huevo que causa que el ladrillo casi no se mueva.
El mantel (actividad): Este video reproduce los principios físicos en que se basa el clásico
truco de magia en que se saca un mantel sin que se caigan las cosas sobre él. El video
muestra una pelota de tenis y un automóvil de juguete en reposo sobre una hoja de papel.
Cuando se sujeta la parte de la hoja de papel que sobresale de la mesa y se le da un golpe
rápido hacia abajo, el trozo de la hoja en contacto con la mesa se mueve rápidamente, sin
dar tiempo a la pelota y al auto para que se muevan significativamente sobre la superficie de
la mesa.
Moneda sobre tarjeta (actividad): Una moneda descansa en equilibrio sobre una tarjeta,
que a su vez se encuentra en reposo sobre un dedo de la mano. Al dar un golpe horizontal
rápido a la tarjeta, ésta sale disparada, de forma que la moneda casi no se mueve y ésta
queda en equilibrio sobre el dedo.
Globo que se revienta en reposo: Un globo lleno de agua se encuentra en reposo
colgando de una cuerda. El video muestra en cámara lenta como se revienta el globo,
apreciándose claramente que durante el intervalo de tiempo transcurrido en las primeras
fotos después de reventarse el globo el agua mantiene la forma de éste. Además, en ese
mismo intervalo de tiempo la cuerda del que colgaba el globo experimenta un gran
desplazamiento.
Globo que se revienta cayendo: Un globo lleno de agua se suelta desde el reposo.
Mientras va cayendo, el globo se revienta. El video muestra que durante un breve intervalo
de tiempo después de reventarse el agua sigue moviéndose manteniendo la forma del globo.
Globo como péndulo que se revienta: Se construye un péndulo simple utilizando un globo
lleno de agua que se amarra a una cuerda. Se revienta el globo cuando alcanza el punto
más bajo de su trayectoria. El video muestra que el agua mantiene la forma del globo y se
mueve horizontalmente durante un breve intervalo de tiempo después que éste se revienta.
Masa que cuelga de un hilo y se le da un tirón: Una bola cuelga de un hilo y tiene además
otro hilo pegado a su parte inferior. Este par de videos muestra una mano que tira del hilo
inferior. En el primer video se tira lentamente del hilo y como resultado el hilo superior del
que cuelga la bola se corta. En el segundo video se tira rápidamente del hilo inferior y como
resultado esta vez el hilo inferior es el que se corta.
Aro que soporta un objeto y que se saca repentinamente: Este conjunto de videos
muestra un aro de madera que se encuentra en reposo sobre el cuello de una botella. Sobre
la parte superior del aro se encuentra en reposo un pequeño objeto. Se intentará retirar el
aro de forma que el objeto caiga en línea recta y se introduzca en la botella. En el primer
video el aro se retira con un movimiento rápido de la mano que toma al aro desde un punto a
media altura en el lado derecho del aro y lo empuja radialmente hacia afuera, con lo que se
consigue que el objeto sobre el aro caiga y entre en la botella. En cambio, en el segundo
video la mano retira el aro tomándolo desde un punto a media altura en el lado izquierdo del
aro y lo empuja hacia la derecha, lo que se traduce en un empujón radialmente hacia dentro
que causa que el objeto salga despedido hacia arriba en forma caótica sin lograr entrar a la
botella.
Auto que continúa moviéndose con rapidez constante: Auto sobre carro que se mueve
en línea recta y que choca contra un obstáculo cuya superficie se encuentra al mismo nivel
que las ruedas del carro. Se observa que el automóvil continúa moviéndose después del
choque con la misma rapidez que traía antes de chocar.
Choque Frontal: Este video ilustra el principio de inercia en un choque y la conveniencia de
utilizar el cinturón de seguridad. Un auto de juguete sin parabrisas y con una bola
representando a un pasajero en el asiento delantero choca frontalmente contra una barrera.
Se observa que la bola sale despedida hacia delante a través del parabrisas.
Choque Lateral: Auto que choca de costado contra una barrera: Similar al video anterior,
pero esta vez el choque ocurre con el costado del auto, observándose de todas formas que
el pasajero sale despedido.
Auto que da una curva rápidamente: Video que muestra a un auto tomando una curva
cerrada con gran rapidez, producto de lo cual el auto no puede proporcionar la fuerza
centrípeta necesaria para que el pasajero permanezca en su asiento. Se observa que el
pasajero (bola sobre el auto) sale despedido del auto, moviéndose en línea recta a lo largo
de la tangente a la trayectoria en el momento que se desprende del auto.
Fuerza
Ley de Hooke: Cuatro botellas cilíndricas se encuentran en reposo a la misma altura,
colgando de resortes de distinta constante elástica. Se vierte agua a un ritmo constante
sobre las cuatro botellas y se observa que los alargamientos de los resortes van cambiando
de distinta forma. Las constantes de los resortes varían linealmente con la distancia
horizontal, por lo que se observa que en todo instante del tiempo los extremos inferiores de
las cuatro botellas están sobre una línea recta que varía su inclinación.
Masa unida a resorte en plano inclinado con distintos ángulos: El video muestra una
secuencia de fotos en que una patineta se encuentra amarrada a un resorte ubicado en el
extremo superior de un plano inclinado. Las imágenes muestran que mientras mayor es el
ángulo del plano inclinado con respecto a la horizontal, mayor es el estiramiento del resorte.
Segunda Ley de Newton
Fuerza sobre alumnos en patineta: Esta secuencia de tres videos muestra a uno o más
alumnos sentados en una patineta y que son empujados por dos o más alumnos que tiran de
un cordel mientras la patineta se mueve una distancia fija marcada en el piso. Son en total 3
videos que muestran dos alumnos empujando a un alumno, dos alumnos empujando a dos
alumnos y cuatro alumnos empujando a un alumno. Se aprecia de forma cualitativa que al
aumentar la masa al doble, la aceleración disminuye, y al aumentar la fuerza, la aceleración
aumenta.
Carros con ventiladores: En este conjunto de dos videos se examina el movimiento
resultante cuando se colocan ventiladores sobre carros con ruedas que pueden moverse con
muy poco roce. Cada ventilador ejerce una fuerza que es aproximadamente constante. En el
primer video se muestran carros con uno, dos, y tres ventiladores respectivamente. En el
segundo video se muestra el movimiento de uno, dos y tres carros en donde cada grupo de
carros es empujado por un ventilador.
Máquina de Atwood: Esta secuencia de videos muestra dos masas que cuelgan de un hilo
que pasa por una polea casi sin roce. Cuando el sistema se suelta desde el reposo las
masas aceleran con una aceleración menor que la aceleración de gravedad. Cuando las
masas son idénticas y se le da una rapidez inicial al sistema de masas, estas se mueven con
rapidez constante.
Roce
La moneda y la botella: Una botella con agua se encuentra conectada a una pequeña
moneda a través de un hilo. Inicialmente la botella se encuentra en reposo colgando muy
cerca del dedo de una persona y el hilo se mantiene horizontalmente después de pasar por
el dedo hasta el extremo en que se encuentra la moneda. Cuando el sistema se suelta
desde esta posición, la botella al mismo tiempo que cae arrastra a la moneda que termina
girando en torno al dedo. El video muestra que bastan una o dos vueltas del hilo aldedor del
dedo para que la fuerza de roce que se genera detenga la caída de la botella.
Coeficientes de Roce para distintos materiales: Tres objetos idénticos (velas) con
distintos materiales en su parte inferior se ponen sobre una superficie que se inclina
lentamente. Se observa que los objetos con materiales de mayor coeficiente de roce con la
superficie comienzan a deslizar para ángulos menores.
Medición del coeficiente de Roce, distintos materiales: Sobre una superficie se coloca en
reposo un bloque cuyo coeficiente de roce se desea medir. Se conecta el bloque con un hilo
y una polea a una jeringa, inicialmente vacía, que cuelga del borde de la mesa. El video
muestra como la jeringa se va llenando de agua, aumentando paulatinamente la tensión en
el hilo hasta lograr que el bloque comience a deslizar. El video permite leer la cantidad de
agua en la jeringa, cuya masa es conocida, de forma que se puede medir el valor crítico de
la tensión en el hilo cuando se inicia el movimiento. La secuencia de tres videos utiliza tres
bloques de igual forma y masa, pero con distintos materiales en contacto con la mesa,
permitiendo obtener así diferentes coeficientes de roce.
Medición del coeficiente de Roce, distintas normales: En esta variante del experimento
anterior los videos muestran tres bloques idénticos a los que se les colocan encima distintas
masas. De esta forma se obtienen distintos valores para la fuerza normal y por lo tanto el
sistema desliza para distintos pesos de la jeringa, el coeficiente de roce obtenido es el
mismo para los tres bloques si se trata de los mismos materiales en contacto con la
superficie de la mesa.
Autos estacionados en una plataforma que se mueve: Este video muestra dos
automóviles estacionados sobre una plataforma que se mueve aceleradamente. Uno de los
autos está estacionado orientado en la misma dirección que acelera la plataforma, mientras
que el otro está estacionado en dirección perpendicular al movimiento de ésta. El video
muestra que para este último caso, el auto no se desplaza con respecto a la plataforma. Sin
embargo, se observa que para el auto con orientación paralela al movimiento éste retrocede
con respecto a la plataforma, pero de todas formas avanza en la dirección del movimiento.
Para ambos casos se deduce que la fuerza de roce apunta en la dirección del movimiento
Tercera Ley de Newton
Cardiógrafo: Un alumno se encuentra reposando sobre una tabla angosta. La tabla
descansa sobre pequeños clavos que actúan como ruedas y permiten que la tabla se mueva
sin roce longitudinalmente. Pegado a uno de los clavos se encuentra un pequeño espejo que
se usa para hacer rebotar un haz láser sobre una pantalla cercana usando otros espejos
fijos, permitiendo de esta forma amplificar y visualizar pequeños movimientos de la tabla. Se
observa que pese a que el estudiante se encuentra en reposo sobre la tabla, ésta de todas
formas oscila con la misma frecuencia que el pulso del estudiante, debido a la fuerza de
reacción sobre el cuerpo que se origina cuando el corazón bombea sangre.
Alumnos que se empujan sobre patinetas: Esta secuencia de videos muestra el
movimiento resultante cuando estudiantes sobre patinetas inicialmente en reposo se
empujan. El primer video muestra a un estudiante sobre una patineta que empuja a otro
estudiante que se encuentra sobre otra patineta. El segundo video muestra a un estudiante
que empuja a dos estudiantes, lo que permite estimar el efecto del cambio de masa en el
movimiento que resulta del empujón.
Globo que expulsa aire: Un globo inflado se coloca, usando trozos de pajas para beber, en
dos hilos paralelos que le permiten moverse horizontalmente. Cuando se suelta el globo
dejando que el aire en su interior escape, se observa que el globo acelera en dirección
contraria a la dirección en que escapa el aire.
Globo que expulsa agua: Video similar al anterior pero esta vez se utiliza agua coloreada
en el interior del globo para poder visualizar que el movimiento del globo se origina por la
expulsión de materia en dirección contraria a la del movimiento.
Animación del corazón: Esta animación muestra al corazón bombeando sangre y permite
hacer plausible la existencia de un par de fuerzas de acción y reacción entre el corazón y la
sangre.
Momentum Lineal y Conservación del Momentum Lineal
Cohete propulsado con agua y aire a presión: Un cohete construido con una botella
desechable se llena parcialmente con agua y se sella con un tapón de goma que tiene
inserto una aguja de las que se usan para inflar pelotas. Usando un bombín, se presuriza
con aire el cohete hasta que la presión del aire en su interior saca al tapón y el cohete sale
disparado propulsado por la fuerza de reacción del agua que sale despedida de éste.
Autos que se empujan mutuamente: Con el propósito de estudiar la conservación del
momentum lineal, esta serie de cinco videos muestra dos autos de juguete, uno de los
cuales tiene una brocheta de madera que estira un elástico ubicado debajo del otro auto. El
sistema se mantiene inicialmente en reposo gracias a un hilo que une a ambos autos. Cada
video muestra el movimiento resultante cuando se quema el hilo que conecta los autos,
permitiendo al elástico liberar la energía almacenada. Cada video estudia distintos cocientes
entre las masas de los dos autos.
Auto que se mueve sobre plataforma flotante: Conjunto de dos videos que muestran el
movimiento de un auto a control remoto sobre una plataforma que flota en un recipiente con
agua. La masa de la plataforma es considerablemente distinta en los dos videos, de forma
que si bien en ambos casos el centro de masa del sistema no se mueve, el movimiento del
auto es bastante mayor en el caso de la plataforma más pesada.
Choques de monedas: Esta secuencia de videos ilustra choques elásticos de cuerpos de
igual masa, en distintas configuraciones de una o más monedas incidiendo sobre una o más
monedas inicialmente en reposo.
Trabajo Mecánico
Masas con clavos que caen desde distintas alturas y se entierran: Un primer video
muestra un trozo de poliestireno expandido (plumavit) sobre el que caen varias bolas de pool
idénticas unidas a grandes clavos en su parte inferior. Al caer, las bolas con sus respectivos
clavos se entierran de tal forma que sus posiciones finales forman una línea recta. Un
segundo video muestra una toma más amplia del experimento, donde se puede ver la
configuración de las bolas antes de que se suelten y caigan sobre el poliestireno expandido.
Se aprecia claramente que las bolas están a distintas alturas formando un patrón de línea
recta, por lo que la energía potencial gravitatoria de las bolas aumenta linealmente con la
distancia entre ellas. El video ilustra la transformación de esta energía potencial en energía
cinética justo antes de llegar al poliestireno expandido, y luego cómo esta energía se
transfiere al medio ambiente mientras se realiza trabajo sobre los clavos que se frenan al
penetrar el poliestireno expandido.
Sistemas de poleas: Tres masa iguales son sostenidas usando sistemas de una, dos y tres
poleas. Cada sistema de poleas es accionado bajando los hilos con la misma rapidez
constante.
Potencia Mecánica: El video muestra tres taladros que levantan tres bolas de pool idénticas
mediante hilos enrollados en sus brocas. Los taladros giran con distintas rapideces
angulares constantes, por lo que las tres bolas ascienden verticalmente con rapideces
constantes distintas. De esta forma, las tensiones en los hilos son las mismas, pero las
potencias desarrolladas por los taladros son distintas.
Energía Cinética y Potencial
Auto propulsado por la energía potencial gravitacional: Un automóvil tiene un mástil del
cual cuelga una pequeña masa de un hilo, el que se encuentra conectado al eje de las
ruedas del automóvil. De esta forma, cuando se deja caer la masa, ésta ejerce un torque
sobre las ruedas del auto y causa que éste empiece a moverse. Se puede verificar de esta
forma que la energía cinética que adquiere el conjunto proviene de la disminución de la
energía potencial gravitatoria de la masa a medida que ésta desciende.
Caja de Herón: Una caja con agua de sección transversal rectangular cuelga a través de
hilos conectados en su parte superior, de forma que la caja puede rotar libremente en torno
a su eje de simetría. En cada superficie lateral de la caja hay un agujero que permite que el
agua en el interior de la caja escape formando un chorro. La posición de los agujeros es tal
que no actúa una fuerza neta sobre la caja pero sí un torque neto, por lo que se observa que
a medida que el agua sale de la caja ésta adquiere energía cinética de rotación.
El Cilindro Porfiado. Un cilindro recubierto se lanza moviéndose sobre la superficie de una
mesa horizontal. El cilindro avanza y misteriosamente se detiene para luego devolverse
desandando el camino recorrido. Un segundo video muestra el mismo movimiento pero esta
vez con el forro del cilindro removido, de forma que se puede apreciar el mecanismo que
origina el comportamiento del cilindro. Este consiste en una masa suspendida de un elástico
que se encuentra conectado a las tapas del cilindro, de forma que al avanzar el cilindro el
elástico se enrolla almacenando energía potencial. Esta energía posteriormente se vuelve a
transferir al cilindro a través del elástico que se desenrolla ejerciendo fuerzas y torques
opuestos a los de la primera parte del movimiento, lo que causa el movimiento de vuelta.
Astro blaster: Dos bolas saltarinas, una grande y la otra pequeña, se montan una sobre la
otra usando un hilo que las atraviesa. Se sostiene el sistema usando el hilo de manera que
la bola pequeña descanse encima de la bola grande. Se suelta el sistema desde el reposo y
se observa que al rebotar en el suelo la bola pequeña sale disparada con gran velocidad,
alcanzando una altura máxima varias veces mayor que la altura desde la cual se dejó caer.
Este video ilustra la transferencia de energía a través de un choque desde la bola grande
que ya se encuentra ascendiendo hacia la bola pequeña mientras ésta todavía desciende.
Goma saltarina: Esta secuencia de videos muestra cómo el trabajo hecho al deformar un
trozo de pelota de tenis se almacena en forma de energía potencial del material deformado,
energía que se vuelve a transformar en energía cinética cuando el material recupera su
forma original. El primer video muestra el trozo de pelota deformado e inicialmente en reposo
sobre la superficie de la mesa que repentinamente sale disparado verticalmente cuando el
material recupera su forma original. En el segundo video, el trozo de pelota deformado se
deja caer sobre la mesa y al tocarla sale disparado verticalmente. En el tercer video, el trozo
de pelota deformado se deja en reposo sobre una mesa y luego es perturbado lanzando una
moneda sobre él provocando de esta forma que salga disparado hacia arriba.
Bola rellena con agua que choca sobre el piso: Se deja caer un globo pequeño (bombita
de agua) con agua en su interior, la cual es grabada a alta velocidad (1000 fotos por
segundo). En la secuencia se puede ver como el globo se deforma a medida que choca con
el piso.
Conservación de la Energía Mecánica
Choques de monedas*: Esta secuencia de videos ilustra las consecuencias de la
conservación de la energía y momentum en el choque de monedas de igual masa, en
distintas configuraciones.
Cuna de Newton: Esta secuencia de videos ilustra las consecuencias de la conservación de
la energía y momentum en el choque de masas idénticas que cuelgan de hilos y que están
en contacto entre ellas. Este mecanismo permite apreciar mejor el movimiento resultante en
la medida que no hay roce con el piso y que la configuración geométrica favorezca un mejor
contacto entre los cuerpos durante la colisión.
Sistema de péndulos de Berg: El video muestra un sistema de péndulos formado por hilos
igualmente espaciados y de diferente longitud de los cuales cuelgan objetos con masa.
Cuando los péndulos se sacan del equilibrio y se sueltan simultáneamente, el desfase entre
los péndulos se incrementa gradualmente debido a que los periodos de oscilación son
distintos. Esto ocasiona que las posiciones de los objetos tomen forma de ondas de
longitudes de onda cada vez menores hasta quedar oscilando con desfase de 180º entre
masas consecutivas. Luego, las formas de onda aparecen en orden inverso hasta terminar
nuevamente con los péndulos en la configuración inicial.
Péndulo de largo variable: Se saca a un péndulo simple del equilibrio y se le pone a
oscilar, pero antes se coloca un clavo bajo el punto de suspensión del péndulo de forma tal
que el hilo choque con el clavo al pasar por la vertical. De esta forma, tanto el largo del
péndulo como su período cambian al pasar por la vertical. Sin embargo, el clavo no realiza
trabajo y se aprecia que el objeto amarrado al hilo sube hasta la misma altura desde la cual
se soltó.
Péndulo balístico: Se lanza un proyectil hacia un objeto que cuelga de un cordel, de forma
tal que el proyectil se incrusta en dicho objeto poniéndolo en movimiento y causando que
llegue a cierta altura máxima. El video permite verificar que esta altura máxima es
consistente tanto con la conservación de la componente horizontal del momento lineal del
sistema antes y después del choque como con la conservación de la energía justo después
del choque y en la posición de altura máxima.
Ballesta Balística: Este video ilustra una idea similar a la del péndulo balístico, pero esta
vez se lanza una flecha contra una manzana que cuelga de un hilo. El video fue filmado a
480 fotos por segundo y se observa que la flecha atraviesa la manzana, haciendo que esta
se mueva como un péndulo hasta alcanzar una altura máxima. Se puede verificar que la
flecha sale de la manzana con una rapidez menor que aquella con que entró.
Auto moviéndose sobre riel en forma de U*: El video muestra un automóvil que se
desplaza sobre un riel metálico en forma de U acostada sobre el piso. El auto está imantado,
lo que le permite moverse inicialmente hacia la izquierda con rapidez constante, subir por la
trayectoria en U y devolverse moviéndose hacia la derecha con otra rapidez constante
menor que la anterior.
Movimiento circular
Rueda con cinta: Este video muestra una rueda de bicicleta con un trozo de cinta adhesiva
en su borde dispuesta de tal forma que al moverse la rueda la cinta se transfiere al suelo,
quedando pegada a éste. Se ilustra así la relación entre perímetro de la rueda y la distancia
que se mueve su centro mientras gira.
Auto capturado en órbita circular: Un auto de juguete se mueve en línea recta hasta que
queda enganchado en un cordel extendido en el suelo y unido en su otro extremo a un clavo.
El video muestra el movimiento circular resultante a partir del cual se puede verificar que el
auto que tiene la misma rapidez lineal que aquella que tenía antes de quedar enganchado al
cordel.
Torque y Rotación
Bandejas equilibradas: El video muestra cuatro bandejas que descansan en el borde de
una mesa, con la mitad de la bandeja en el aire. Sobre la parte de cada bandeja en contacto
con la mesa se encuentra un vaso lleno de agua que permite el equilibrio del sistema. Sobre
la parte de cada bandeja suspendida en el aire se encuentra un vaso de agua vacío, a
distintas distancias del borde de la mesa. Se procede a echar agua simultáneamente a todos
los vasos, y se observa que las bandejas pierden el equilibrio en distintos momentos,
volcándose primero las bandejas con vasos más alejados del borde de la mesa.
Pelota que rebota en paredes paralelas: Esta es una actividad en donde una pelota de
goma es lanzada para que atraviese una abertura de unos 20 cm entre dos placas paralelas,
que en este caso consisten en la superficie de vidrio de una mesa y un vidrio dispuesto
horizontalmente sobre ésta. Al arrojar la pelota parecería muy fácil que atraviese la gran
abertura, pero debido al movimiento de rotación que adquiere la pelota en el primer rebote,
ésta al rebotar en la segunda pared adquiere un movimiento que hace que se devuelva en
vez de atravesar la abertura.
La pelota que rebota en el agua (waboba): Se lanza una pelota a la superficie de una
piscina, y se observa que, a diferencia de una pelota normal, la pelota no se hunde sino que
rebota en la superficie del agua. El video es de alta velocidad y permite apreciar como la
pelota se deforma completamente al chocar, lo que explica su comportamiento.
Remolinos: Se muestra un conjunto de 4 remolinos de papel con distinta cantidades de clips
adheridos a sus hojas. Cuando los remolinos se colocan al viento, experimentan distintas
aceleraciones angulares debido a las diferentes distribuciones de masa.
Pelota que cambia de riel: Una pelota viaja con rapidez constante por un riel, a
continuación del cual hay otro riel de distinto ancho. Los rieles están colocados de forma que
cuando la bola cambia de riel continúa moviéndose sin cambiar la altura de su centro de
masa. Se observa que cuando la bola pasa hacia el riel más ancho la rapidez de su centro
de masa aumenta, debido a que al cambiar de riel la rapidez angular de la bola disminuye,
con lo que la energía cinética de rotación disminuye y la energía cinética de traslación
aumenta.
Hélice de papel accionada por hilo enrrollado en carrete (actividad): Se construye una
hélice de aproximadamente 4 cm doblando un pedazo de cartulina gruesa, la que tiene dos
pequeños agujeros para hacerla girar. Se dispone de dos pequeños clavos que sobresalen
de uno de los lados de un carrete de hilo y se enrolla un hilo en el carrete. Se inserta el
carrete en un clavo grande y de pone la hélice en los clavos que sobresalen de la parte
superior. Tirando del hilo se produce un torque que pone al carrete y a la hélice en un
movimiento de rotación acelerado y la hélice sale volando por la habitación.
Inercia de rotación en un plato de sopa: En este video se emula un plato con sopa que se
hace girar abruptamente. Para esto se dispone de un recipiente girando sobre una rueda de
bicicleta dispuesta de manera horizontal. Cuando se detiene repentinamente el recipiente, se
observa que la “sopa” y los ingredientes que en ella flotan siguen moviéndose debido a su
inercia.
Torre de latas de bebida: Una torre construida con latas de bebida, unidas de manera que
no deslicen entre ellas pero que puedan pivotear hacia adelante o hacia atrás, se deja caer
desde la vertical. El video muestra como la torre se quiebra aproximadamente a una altura
de dos tercios de su largo medido desde la base.
Regla cuyo extremo cae con aceleración mayor a g: Una regla de medir se pivotea en un
extremo y se dispone de manera de dejar caer el extremo libre desde una cierta altura. Para
visualizar que el extremo cae con aceleración mayor a g, se dispone una pelota sobre dicho
extremo que se separa de la regla durante la caída. Un tubo ubicado sobre la regla recibe la
pelota cuando la regla choca con la superficie horizontal.
Regla con pelotas que cae con aceleración mayor a g: Una regla de medir se pivotea en
un extremo y se dispone de manera de dejar caer el extremo libre desde una cierta altura.
Para visualizar que parte de la regla cae con aceleración mayor a g, se disponen pelotas
sobre la regla para visualizar como se separan de ésta durante la caída.
Martillo que se lanza rotando en trayectoria parabólica: Un martillo cuyo centro de masa
se encuentra claramente marcado es lanzado en un movimiento parabólico con un
movimiento de rotación inicial en el plano de la trayectoria.
Conservación de Momento Angular
Silla giratoria: Andrés se encuentra girando sobre una silla con poco roce, manteniendo un
par de mancuernas cerca de su cuerpo. Cuando Andrés extiende sus brazos su momento de
inercia aumenta y consecuentemente su rapidez angular disminuye.
Bailarina de imanes: Este video ilustra nuevamente el principio de conservación del
momento angular. En esta oportunidad el objeto que gira es un octaedro construido con
bolitas de acero e imanes, cuya forma se parece un poco a la típica bailarina de ballet que
gira con sus brazos en la cintura. Cuando la forma que gira se achata o se estira se observa
que la rapidez con que la “bailarina” gira disminuye o aumenta en conformidad con la
conservación del momento angular.
Bolas cayendo en embudo: Dos videos que muestran un embudo colgando que puede
girar alrededor de un eje vertical sin roce, y que está lleno de pequeñas bolitas. En el primer
video se permite que las bolitas salgan del embudo inicialmente quieto, y se observa que el
embudo permanece sin girar durante todo el proceso de vaciado. El segundo video muestra
el caso en que al embudo se le da una pequeña rapidez angular antes de permitir que el
embudo se vacíe. Se observa que a medida que las bolitas salen del embudo la rapidez
angular con que este gira aumenta, consistentemente con la disminución del momento de
inercia del sistema y la conservación de su momento angular.
Bola en órbita circular unida a masa que cuelga: Una bola conectada a un hilo puede
moverse sobre la superficie de una placa de vidrio circular. El hilo atraviesa la placa de vidrio
por un orificio en su centro, y de su extremo cuelga otra bola. Se observa que una vez que la
bola sobre el vidrio ejecuta un movimiento circular, cuando se tira de la bola que cuelga la
bola sobre el vidrio ejecuta una órbita de menor radio y con mayor rapidez angular.