aula de física - Parque de Atracciones de Madrid
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Disfruta de la física en el PARQUE DE ATRACCIONES de Madrid LA CLASE DE FÍSICA MÁS DIVERTIDA EJERCICIOS PRÁCTICOS PARA APRENDER Y DIVERTIRSE Cuaderno del Alumno. Introducción Las instalaciones de El Parque de Atracciones pueden ser utilizadas como un excitante laboratorio de física al aire libre donde comprender mejor y comprobar en primera persona los Principios Fundamentales de la Física que has estudiado en clase. Durante las actividades pondrás en práctica tus conocimientos adquiridos sobre el movimiento, las fuerzas y la energía de una manera divertida y emocionante, con el fin de comprender el funcionamiento de las atracciones. En cada una de las atracciones te convertirás en un verdadero científico realizando las mismas etapas que cualquier investigador en su trabajo diario: observar, describir, estimar, medir, comparar, calcular, resolver, analizar, crear, comprobar y obtener conclusiones. Como resultado, la visita al parque de atracciones se transforma en la clase más divertida de Física y en una experiencia inolvidable. Las actividades van dirigidas tanto para el alumnado de la ESO como para el de Bachillerato o Ciclos Profesionales. En cada una de las atracciones se incluyen varios apartados: • Breve descripción para conocer la atracción donde te vas a subir. • Fundamento científico y conceptos básicos para comprender los conceptos implicados en su funcionamiento. • Datos técnicos que podemos utilizar para resolver los ejercicios. • Sencillas cuestiones acompañadas de observaciones y sensaciones personales. • Medidas y cálculos imprescindibles para resolver los ejercicios propuestos. • Experiencias complementarias para realizar con materiales e instrumentos específicos. Tu profesor seleccionará las actividades y ejercicios más adecuados para el nivel y características específicas del alumnado de tu clase. La mayoría de las actividades propuestas se pueden realizar sin tener que montarse en las atracciones por lo que no es imprescindible subirse a ellas. 1. LÁNZATE DESDE LA LANZADERA DESCRIPCIÓN ÍNDICE DE ACTIVIDADES EXPERIMENTALES 1. LÁNZATE DESDE LA LANZADERA 2. VUELA EN LAS CADENAS 3. EXPERIMENTA UN TORNADO 4. BALANCÉATE EN LA MÁQUINA 5. VIAJA EN EL TELEFÉRICO El nombre de la atracción procede de las aeronaves espaciales utilizadas para el entrenamiento de los astronautas en condiciones de ingravidez. En la Lanzadera puedes experimentar la vertiginosa sensación de la caída libre desde unos 50 metros sin ningún peligro gracias a un innovador sistema magnético de frenado que te dejará sin aliento. FUNDAMENTO En esta atracción se pueden diferenciar cuatro momentos diferentes: - El ascenso con movimiento rectilíneo uniforme; v =∆S/∆t ≈ constante. - El reposo en el punto más alto; v = 0. - La caída libre con movimiento uniformemente acelerado hasta el momento en que actúan el sistema magnético de frenado; v = v0 + g ·∆t. - La frenada con deceleración aproximadamente constante; a ≈ constante. El tramo más interesante de todos es el de la caída libre. Todos los cuerpos situados sobre la superficie terrestre se encuentran sometidos a la acción de la fuerza de la gravedad ejercida por la Tierra. El valor de la aceleración de la gravedad para todos los cuerpos es la misma, independientemente de la masa, e igual a 9,8m/s2, esto quiere decir que cada segundo de caída libre la velocidad del cuerpo aumenta en casi 10m/s (36km/h). DATOS TÉCNICOS DENOMINACIÓN -Altura total -Altura real de la caída libre -Velocidad máxima -Masa del elevador -Número de elevadores -Capacidad de cada elevador -Potencia de cada elevador LA LANZADERA 46 m 26 m 22,6 m/s 1500 kg 3 perimetrales 4 personas 75 kw CUESTIONES Y OBSERVACIONES 6. Señala el tramo de movimiento que corresponde a cada gráfica velocidad-tiempo. 1. Clasifica el tipo de trayectoria que describes al caer. Rectilínea Circular Parabólica Elíptica Subida 2. ¿Cuál es el desplazamiento efectuado desde que te sientas en el elevador hasta que llegas de nuevo a la base? 63m 53m 10m Subida Subida Subida Caída libre Caída libre Caída libre Caída libre Frenado Frenado Frenado Frenado Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno 0m 7. Señala el tramo de movimiento que corresponde a cada gráfica de fuerzas. 3. ¿ Qué clase de movimientos experimentas en la caída libre? Uniforme Uniforme acelerado Acelerado 4. ¿ Cuál es el valor de la aceleración con la que desciendes en la caída libre? a=80Km/h a=0m/s2 a=9,81m/s2 a=63m 5. Señala el tramo de movimiento que corresponde a cada gráfica velocidad-tiempo. Subida Subida Subida Subida Caída libre Caída libre Caída libre Caída libre Frenado Frenado Frenado Frenado Ninguno Ninguno Ninguno Ninguno Subida Subida Subida Caída libre Caída libre Caída libre Frenado Frenado Frenado Ninguno Ninguno Ninguno 8. ¿Qué tipo de energía mecánica tiene tu cuerpo en el punto más alto de la lanzadera? Energía cinética Energía potencial Energía elástica MEDIDAS Y CÁLCULOS ¿En qué tipo de energía se transforma durante la bajada? Energía cinética Energía potencial Energía elástica 9. ¿En qué tipo de energía se ha transformado la energía mecánica una vez se ha detenido el elevador? 1. Mide con un reloj-cronómetro el tiempo que empleas en subir y en caer libremente justo antes de frenar: T ascender = s T caída libre = s 2. Calcula la velocidad media (en m/s y en km/h) en el ascenso y en el descenso. Energía cinética Energía calorífica Energía potencial V ascenso = m/s Km/h 10. Experimenta algún cambio tu masa en la caída libre. V decenso = m/s Km/h Aumenta Disminuye Permanece constante Se anula ¿Qué indicaría una bascula situada en nuestro asiento al caer? Nuestro peso Cero Más que nuestro peso 3. Utilizando el tiempo que has medido en la caída libre y las ecuaciones del movimiento, calcula la velocidad máxima que alcanzas en la lanzadera. V máxima = m/s Km/h 4. Suponiendo que los cuatro pasajeros del elevador tengan tu misma masa, calcula el peso total del elevador y el trabajo realizado por el motor para subirlos. 5. Empleando el dato del tiempo de elevación calcula la potencia empleada por el motor para subir el elevador con cuatro pasajeros de 60kg. Compara este resultado con el de la potencia máxima de la tabla de datos e indica por qué la potencia calculada es menor que la potencia máxima. 6. Calcula la energía cinética, potencial y mecánica cuando estás en el punto más alto de la Lanzadera. 7. Deduce el trabajo realizado por el sistema magnético de frenado. 8. ¿Cuál es la velocidad que llevas al caer respecto de tu asiento? Si la caída libre durase 10 segundos, cual sería la velocidad teórica final con respecto al suelo. (g =10m/s2) 9. Calcula la energía mecánica cuando te encuentras a 20m del suelo. ¿Se cumple el principio de conservación de la energía mecánica en la caída libre? ¿Y en el ascenso? 10. Aplicando el Principio de Conservación de la Energía, ¿Qué valor obtienes para la velocidad máxima de caída? ¿Coincide con la velocidad calculada en el ejercicio nº 3? EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS Materiales: cronómetro, inclinómetro para medir la altura, acelerómetro vertical, vaso de agua, tubo de plástico con diferentes pelotas (golf, ping-pong, canicas). MEDIDA DE LA ALTURA - Utilizando el acelerómetro horizontal como inclinómetro apunta desde una distancia conocida de la base de la Lanzadera (unos diez metros) hacia la posición de máxima altura de caída, anotando el ángulo que se inclina la bolita del medio. MEDIDA DE LA ACELERACIÓN - Sujeta el acelerómetro verticalmente y observa lo que indica mientras asciendes lentamente (1g, 2g, 3g, 4g). - Sujeta firmemente el acelerómetro vertical y observa lo que marca durante la caída libre (0g, 1g, 2g, 3g, 4g) y justo en el momento en que empiezas a frenar. COMPROBACIÓN DE LA INERCIA - Cuando llegues a la cima de la Lanzadera, coloca una moneda de 5 céntimos sobre una de tus rodillas. Observa que le ocurre a la moneda durante la caída libre. Escribe tus observaciones. - Prepara un bote de plástico, del tipo de las pelotas de tenis, con diferentes pelotas (golf, ping-pong, canicas). Sujétalo verticalmente cuando estés en la posición más alta. Cuando sientas que empieza la caída libre gira rápidamente el bote y observa si todas las pelotas caen a la vez o si las más “pesadas” caen antes. - Llena un vaso de plástico con agua hasta la mitad de su capacidad. Sujétalo verticalmente cuando tenga lugar la caída libre y observa lo que le ocurre al agua antes de la frenada y justo en el momento de la brusca frenada. Escribe tus observaciones. 2. VUELA EN LAS CADENAS DESCRIPCIÓN CUESTIONES Y OBSERVACIONES 1. Dibuja y clasifica la trayectoria que describes. El movimiento circular que describen las sillas voladoras tiene sus riesgos, por eso al sentarte en ellas debes colocarte la barra de seguridad para que al girar rápidamente no te deslices ni salgas despedido. A medida que aumenta la velocidad comprobarás como los asientos se inclinan debido a la fuerza centrípeta, elevándose varios metros del suelo. Experimentarás una sensación de flotación, igual que si estuvieras volando como un pájaro. FUNDAMENTO Los movimientos circulares se caracterizan por su trayectoria circular y las siguientes magnitudes. -Velocidad angular (w): ángulo que describen las sillas por unidad de tiempo = ∆ά/∆t (rad/s, rpm). Recuerda que 1vuelta = 2Π radianes. -Velocidad lineal: v = w·radio -Aceleración normal o centrípeta: producida por el cambio en la dirección de la velocidad an = v2/ radio. -Fuerza centrípeta: según la 2ª Ley de Newton todo cuerpo acelerado debe estar sujeto a una fuerza en la misma dirección y sentido que la aceleración. Está dirigida hacia el centro de la circunferencia, y es la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo Fc = m·ac. DATOS TÉCNICOS DENOMINACIÓN -Radio de giro -Longitud de la cadena -Tiempo por cada vuelta -Inclinación de las sillas -Velocidad -Potencia del motor giro LAS CADENAS 5 m 4 m 6 s 30º 11 rpm 60 kw 2. Elige la situación correcta de lo que le sucede a las sillas al empezar a girar la atracción. A B C 3. ¿Observa si se inclinan lo mismo los asientos que están vacíos que los que están ocupados? Razona tu observación. 4. Dibuja la dirección del vector velocidad lineal en cada punto del recorrido. ¿Qué ocurriría si las cadenas de sujección se rompiesen. 5. En la figura, se cumple que la relación correcta entre las velocidades angulares es: A 8. Indica el dibujo que representa correctamente la dirección y sentido de la fuerza centrípeta cuando estás girando. B A WA = WB B C 9. Describe tus sensaciones al girar en la atracción. WA < WB WA > WB 6. Cuando estás girando con una velocidad angular constante, ¿cambia alguna propiedad de la velocidad lineal? Ninguna El Módulo La Dirección 10. ¿Qué tipos de energía adquieres cuando la atracción está funcionando? Eléctrica Cinética Magnética Potencial 7, La relación entre las energías cinéticas y potenciales de las figuras A y B es: MEDIDAS Y CÁLCULOS 1. Mide el tiempo que tardas en realizar dos vueltas completas y determina el periodo del movimiento. EcA = EcB EpA =Ep B EcA < EcB EpA > EpB EcA > EcB EpA < EpB T 2 vueltas = s T =s 2. Calcula la frecuencia de giro. 6. Dibuja todas las fuerzas que actúan sobre ti. Representa las componentes vertical y horizontal de la tensión. f = 1/T =.....s-1 3. Mide el radio de giro y calcula la velocidad angular y la velocidad lineal. Radio =....m w =....rad/s v =....m/s 7. Dibuja la dirección de la fuerza centrípeta en cada punto del recorrido. Calcula la fuerza centrípeta que actúa sobre ti. 4. Utilizando el valor de la velocidad obtenido, calcula el valor de la energía cinética. 5. En las figuras A y B, si el tiovivo gira con la misma velocidad angular se cumple que la relación entre las velocidades lineales es: 8. Dibuja y calcula el valor de la tensión de la cadena, utilizando los datos de la figura y tu propia masa. m= A B g= m/s2 ά= º T= VA = VB VA = 2 · VB VB = 2 · VA kg N 9. ¿Influye la distancia de la silla al eje de giro en el ángulo de inclinación respecto a la vertical? Explica por qué no hay choques entre las sillas 3. EXPERIMENTA UN TORNADO DESCRIPCIÓN 10. Cuando giras a velocidad constante, ¿existe algún tipo de aceleración? Ninguna Lineal Centrípeta Tangencial EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS Materiales: cronómetro y acelerómetro horizontal. MEDIDA DE LA ACELERACIÓN ANGULAR - Sujeta firmemente el acelerómetro horizontal situándolo paralelamente a tu cuerpo. - Compara los valores que se obtienen cuando empieza a girar la atracción y cuando ya ha descrito varias vueltas y va más rápido. - Anota los valores máximos y mínimo. ESTIMACIÓN DEL ÁNGULO MÁXIMO - Sin montarse en las sillas y desde fuera, espera a que haya empezado a moverse y realizado varias vueltas. - Estima el ángulo máximo que se inclinan las sillas respecto al eje vertical. - Compara este ángulo con el obtenido en la experiencia anterior. En esta montaña rusa experimentarás lo que es un looping o rizo (giro sobre el eje vertical), un sacacorchos (giro sobre el eje horizontal), un carrusel completo de 720º y un medio carrusel de 360º, todo ello entre las copas de los árboles. Sentirás fuerzas varias veces superior a tu peso, semejantes a las que sufren los pilotos acrobáticos durante sus maniobras en vuelo o los pilotos de Formula I al trazar las curvas en los circuitos. FUNDAMENTO El fundamento físico de todas las montañas rusas se basa en el mismo principio básico: la conservación de la energía mecánica: EMecánica Inicial = E Mecáncia Final Las fuerzas que actúan sobre ti durante un looping son: - Tu peso: P = m · g - La fuerza normal (N) que ejerce el asiento sobre tu cuerpo. La fuerza resultante en la dirección del radio de giro se denomina fuerza centrípeta y es la que te obliga a mantener una trayectoria circular sin caerte. Ftotal = Fc = m·ac DATOS TÉCNICOS DENOMINACIÓN -Longitud del tren -Longitud del recorrido -Altura inicial -Longitud 1ª rampa -Altura 1er looping -Altura 2º looping -Velocidad punta -Masa del Tren -Nº de pasajeros/tren -Potencia del motor EL TORNADO 14 m 800 m 26 m 40 m 18 m 15 m 22 m/s 10 Tm 24 en paralelo 240 kw CUESTIONES Y OBSERVACIONES 4. ¿Pueden existir dos cimas en la montaña rusa con la misma altura? ¿Qué ocurriría si el segundo rizo estuviese a una altura mayor que el primero? 1. Realiza un esquema de todas las fuerzas que intervienen, incluida la de rozamiento, en la primera subida. Dibuja las componentes vertical y horizontal del peso. 5. Si llevas en la mano un vaso de agua en el punto más alto de un looping ¿Se derramará el agua del vaso? 2. ¿Por qué todas las montañas rusas inician el recorrido siempre con una rampa muy inclinada? 6. Al subir a la segunda cima, ya no se alcanza la misma altura ¿Cómo medirías la energía perdida por rozamiento entre la primera y la segunda cima? 3. Dibuja todas las fuerzas que actúan al describir un rizo vertical en el punto más alto y en el punto más bajo. 7. Completa el texto con las siguientes palabras: Cinética Potencial Mecánica Calorífica Cuando el tren se encuentra en el punto más alto, se consigue el valor máximo de energía …............. Al comenzar el descenso se transforma en energía ….............. En el punto más bajo del recorrido la energía ….........…es máxima. Cuando el tren se ha detenido toda la energía …..........… se ha disipado en forma de energía …............. 8. ¿Qué sistemas de seguridad se utilizan para los pasajeros? 2. Calcula la máxima energía mecánica máxima que adquiere el tren lleno de pasajeros. E mecánica =....J 9. Describe el sistema de elevación del tren. ¿En que se ha transformado el trabajo realizado por el motor? 10. ¿Cuándo te sientes más ligero en las subidas o en las bajadas? 3. Estima la longitud total del tren y mide el tiempo que tarda desde que empieza hasta que termina de pasar por un punto determinado de su recorrido. Calcula su velocidad instantánea. t =....s L =....m v =....m/s =....km/h 4. ¿Cuál es la velocidad máxima teórica que puede alcanzar el tren a lo largo de su recorrido? MEDIDAS Y CÁLCULOS. v = (2gh)1/2 = ....m/s =....km/h 1. Mide el tiempo que invierte el coche desde que empieza a caer hasta que se detiene. Calcula la velocidad media en m/s y km/h. ¿Puede salir un valor superior a la velocidad máxima? t =....s L=....m v =....m/s =....km/h 5. Dibuja la fuerza centrípeta resultante en cada posición. 6. A partir de la fuerza centrípeta deduce la velocidad en el punto más alto del primer looping. 10. Desde que altura mínima debe caer el tren para describir un looping completo. Fc =....m · v2/r = m · g v =....m/s =....km/h 7. La espiral consiste en un giro del tren entorno al rail. Calcula la fuerza centrípeta y compárala con tu peso. Datos: Radio de giro = 1,5m T invertido= 1,5 s H0=2R H0= 5R/2 H0=3R/2 EXPERIENCIAS COMPLEMENTARIAS Materiales: cronómetro, inclinómetro y vaso de agua. MEDIDA DE LA ALTURA MÁXIMA 8. .¿En qué punto del recorrido la energía cinética es mínima? ¿Y máxima? Estima sus valores. Ec Mínima =....J Ec Máxima =....J 9. La velocidad medida al final del recorrido, antes de que actúe el sistema de frenado, es de 8,8m/s. Calcula la perdida de energía mecánica a lo largo del recorrido. - Sitúate en frente de la rampa de subida. - Utiliza el inclinómetro para determinar la altura de la primera rampa. MEDIDA DE LA VELOCIDAD MEDIA - Pon a cero tu cronómetro. - Espera a que empieces a descender para poner en funcionamiento el cronómetro - Páralo cuando notes que actúa el sistema de frenado al final del recorrido MEDIDA DE LA VELOCIDAD INSTANTÁNEA - Sitúate en el suelo justo frente de punto determinado de la trayectoria. - Pon el cronómetro a cero y cuando pase la parte frontal del primer vagón. por el punto elegido pon en funcionamiento el cronómetro. - Páralo cuando pase por el mismo punto la parte final del último vagón. - Estima la longitud total del tren con los doce vagones para determinar la velocidad instantánea del tren. 4. BALANCÉATE EN LA MÁQUINA DESCRIPCIÓN La Máquina consiste en una plataforma circular unida a un eje de 20m de altura donde puedes experimentar la divertida sensación que produce en tu cuerpo un movimiento oscilatorio, que te eleva de un lado a otro como un gran péndulo, y que además de balancearse, gira en torno a su eje. El movimiento oscilatorio es un movimiento periódico en que tu posición respecto al origen, pasa por un máximo y un mínimo, al igual que el péndulo de un reloj. En el punto más alto te sentirás más ligero, como si flotaras en el aire, y en el punto más bajo experimentarás la máxima energía cinética y velocidad. FUNDAMENTO La Máquina realiza un movimiento compuesto: uno de oscilación de un extremo a otro, y otro de rotación sobre su propio eje. Para simplificar su análisis vamos a prescindir del movimiento giratorio y centrarnos en el pendular. Los movimientos oscilatorios, como el descrito por esta atracción, son movimientos periódicos en los que la posición del móvil respecto al origen, pasa por un valor máximo y otro mínimo, como si fuese un péndulo. Magnitudes características de este movimiento son: - El Periodo (T): tiempo en realizar una oscilación completa. T = número de oscilaciones completas / ∆t -La Frecuencia (f): número de oscilaciones en un segundo (inversa del periodo). f = 1/T DATOS TÉCNICOS DENOMINACIÓN -Tiempo de oscilación -Ángulo de inclinación máximo -Masa -Capacidad máxima -Radio de giro -Potencia del motor LA MÁQUINA 6-8 s 180º 10 Toneladas 40 personas ~20m 73,5 kw 3. El espacio recorrido por La Máquina en una oscilación completa coincide con el desplazamiento. VERDADERO FALSO 4. Selecciona la gráfica que representa la variación de la altura respecto del suelo frente al tiempo. CUESTIONES Y OBSERVACIONES Importante: ¡Tener en cuenta solo el movimiento oscilatorio! 1. Dibuja y clasifica la trayectoria que describes al oscilar de un extremo al otro. A B 5. Selecciona la gráfica que representa la variación de velocidad en módulo al realizar medio ciclo de recorrido. A 2. ¿Cómo clasificarías el movimiento que experimentas? Rectilíneo Uniforme Periódico C B C D 6. En qué situaciones adquieres una velocidad máxima en módulo? ¿Y una velocidad mínima? Rectilíneo Acelerado ¿Y respecto a los que están sentados enfrente de ti? Rectilíneo Acelerado Periódico No hay movimieto A B C A B C 7. ¿En qué punto del recorrido tienes una aceleración centrípeta máxima? ¿Y una aceleración centrípeta mínima? MEDIDAS Y CÁLCULOS 1. Mide con tu cronómetro el tiempo de 5 oscilaciones completas y calcula el periodo. Tiempo 5 oscilaciones =....s A B C A B C 8. Selecciona el sentido de la fuerza de rozamiento de la rueda motriz necesario para que frene la plataforma. Periodo T =....s 2. Calcula la frecuencia, y la velocidad angular de un movimiento circulara uniforme con la misma frecuencia y el mismo radio de giro, expresada en radianes/s y en ciclos/s. f = 1/T =....s-1 ω = 2 π rad /T=....rad/s=....ciclos/s A B C 3. Estima el radio de giro o consulta la tabla de datos y calcula el valor de la velocidad lineal en el punto más bajo. 9. Selecciona el sentido de la fuerza impulsora de la rueda motriz para acelerar La Máquina. v = ω·r =....m/s v =....m/s=....km/h 4. Dibuja el vector velocidad en las diferentes posiciones. A B C 10. Indica el tipo de energía (A=eléctrica: B=potencial: C=cinética) que corresponde a cada situación: Energía del motor Energía ruega motriz Energía de la barca en el punto más bajo Energía de la barca en el punto más alto Bajando Hacia la derecha Subiendo 5. ¿Cuál es la representación correcta de las fuerzas que actúan sobre el pasajero? A B C 6. Estima la altura máxima que alcanzas respecto al suelo ¿Cuál es tu energía mecánica en este punto? Altura h =....metros Emecáncia=....julios 7. ¿Se puede aplicar el principio de conservación de la energía mecánica a esta atracción?. En caso afirmativo calcula tu energía mecánica en el punto más bajo del recorrido. 8. Dibuja la gráfica que representa tu energía mecánica frente al tiempo durante una oscilación completa. Prescinde de perdidas por rozamiento. 9. Teniendo en cuenta el rozamiento, ¿cuál es la energía total que se disipa en el sistema de frenado cuando viajan 40 pasajeros de 60kg? Expresa el resultado en julios y en calorías. 10. ¿Cuánta fuerza soporta el pivote central que sujeta a la máquina, en el punto más bajo de la trayectoria, estando en reposo y con la atracción en movimiento, si viajan 40 pasajeros de 60kg? Expresa el dato de la potencia del motor en caballos de vapor (1 CV = 735 W). Potencia =....Kw =....CV 5. VIAJANDO EN EL TELEFÉRICO DESCRIPCIÓN Un viaje tranquilo y sin sobresaltos de 2,4km de longitud a través del cielo de Madrid alcanzando una altura máxima sobre el suelo de 40m a una velocidad de más de 12km/h. El mecanismo de movimiento del teleférico es muy sencillo. Unas cabinas se penden de unos bogues que a su vez se apoyan sobre un cable portador, un segundo cable, enlaza el conjunto de cabinas y es arrastrado por un poderoso motor eléctrico. CUESTIONES Y OBSERVACIONES 1. Clasifica el tipo de trayectoria que describes desde que sales de la estación de Rosales hasta el primer poste, el número 6. Rectilínea Circular Parabólica Elíptica 2. ¿Cómo crees que es el módulo de la velocidad de la cabina entre las torres? FUNDAMENTO A lo largo del recorrido el cable que arrastra a las cabinas no adopta una línea totalmente recta, entre las torres tiene una forma ligeramente curvada (catenaria), aunque en algunos tramos se puede considerar que describe una trayectoria rectilínea. Durante todo el trayecto no percibirás variaciones de velocidad debido a que el movimiento es casi uniforme, excepto en los momentos en que parte del reposo o que se detiene, en los que si aprecias una aceleración. DATOS TÉCNICOS DENOMINACIÓNTELEFERICO -Número de postes 6 -Distancia horizontal entre postes 6-5 347 m 5-4 377 m 4-3 477 m 3-2 477 m 2-1 328 m -Distancia entre estaciones 2398 m -Velocidad media 3,5 m/s -Masa cabina 1500 kg -Tiempo total 11 min -Altura estacion Rosales 687 m (sobre nivel del mar) -Altura estación casa de Campo 651 m (sobre el nivel del mar) _Potencia del motor 180 CV Nulo Variable Constante 3. ¿Qué tipo de movimiento tiene una persona que viaja con respecto a otra que esta sentada enfrente? Uniforme Acelerado Relativo No hay movimiento 4. Señala la gráfica velocidad-tiempo que se aproxima más al movimiento real del teleférico. A B C D 5. Señala la gráfica espacio-tiempo que se ajusta mejor al movimiento de la cabina entre las torres. A B C D MEDIDAS Y CÁLCULOS 6. ¿Cuál es el valor de la aceleración con la que viajas? a = 3,5m/s a = ~0 m/s2 a = 9,81m/s2 a = 63m 7. .¿En qué momentos experimentas aceleración? Al iniciarse el movimiento En ningún punto En todo el viaje Al detenerse la cabina 8. Si se deja caer una moneda durante el viaje. ¿Dónde chocará en el suelo respecto a la cabina? Desprecia el rozamiento con el aire. Justo debajo Un poco adelantada No Solo si se desprecia el rozamiento Las cabinas se mueven porque la energía potencial se transforma en energía cinética. Si t total =....s No T =....s f =....s-1 2. Calcula la velocidad angular de la rueda en rad/s y en revoluciones/minuto. w =2π·f=….rad/s =….rpm Un poco atrasada 9. ¿Se conserva la energía mecánica durante el viaje? Si 1. Observa la rueda (amarilla) tractora de la estación de Rosales que transmite el movimiento a las cabinas, toma un punto de referencia y cronometra el tiempo que tarda en dar diez vueltas. Calcula el periodo y la frecuencia de la rueda. 3. Estima el radio de la rueda y calcula la velocidad lineal de un punto de su periferia. ¿Tendrá esta velocidad alguna relación con la velocidad de las cabinas? Radio =….m velocidad lineal =….m/s 4. Mide con un cronómetro el tiempo que tarda la cabina en pasar entre las torres numeradas del recorrido: 10. ¿Cómo es realmente la energía potencial durante el viaje? Variable Constante Nula Nº Postes ¿Y la energía cinética? Variable Constante Nula Tiempo (s) 6-5 5-4 4-3 3-2 2-1 5. Calcula la velocidad media de cada tramo. Nº Postes Velocidad (m/s) 6-5 5-4 4-3 3-2 2-1 8. Calcula el peso que soporte el cable que sujeta a una cabina con cuatro pasajeros de 60kg. ¿Describe como están las cabinas enganchadas al cable y cómo se mueven las cabinas? ¿Coincide la velocidad en todos los tramos? ¿Puedes apreciar las diferencias de velocidad? 6. Calcula la velocidad media de todo el recorrido y exprésala en m/s y en km/h. Vmedia =….m/s =….km/h 7. ¿Cual es la velocidad relativa de una cabina respecto a otra que avanza en sentido opuesto? ¿Y respecto a una de las torres? ¿Y con respecto al cable de tracción? 9. Si la cabina tarda 10 segundos desde que parte del reposo hasta que alcanza la velocidad punta de 3,5m/s. ¿Cuál será la aceleración que experimenta la cabina? ¿Cuantos metros habrá recorrido en ese tiempo? 3,5 m/s2 175 m 10 m/s2 1,75 m 0,35 m/s2 17,5 m Cero 0,75 m 10. Observa la figura y dibuja una gráfica de la variación de energía cinética (suponiendo velocidad constante) y potencial a lo largo del recorrido entre los seis postes.
