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1. el gatillo o seguro 4 Ubicaci n del bal n 5 Reset del cron metro digital 6 Disparo del bal n 7 Toma de datos Disparo por ilanco de bajada EBO SENSOR 1 Di SAT LEDO DE Ell 5 6k SENSOR E D2 A LEDO Da Figura 4 Diagrama electr nico 2 1 Diagrama electr nico Es de notar que dicho diagrama obedece a la parte que corresponde al prototipo de movimiento semiparab llico o movimiento en dos direcciones ya que el diagrama electr nico del cron metro fue explicado y mostrado en la edici n 44 de la revista con el art culo plano inclinado con cuatro sensores No sobra recordar que este cron metro trabaja con base a un microcontrolador que recibe la orden para inicio de cuenta y final del mismo En el diagrama del prototipo se observa la configuraci n de los dos sensores infrarrojos y el micr fono para detectar el momento cuando cae el bal n para detener la cuenta del cron metro Es por esta raz n que se recurre a dos circuitos integrados LM 358 para amplificar la se al y llevarla al circuito del cron metro digital 2 2 An lisis de resultados con el prototipo de movimiento semiparabolico Una vez que se acopla el sistema para empezar a tomar datos es necesario tener en cuenta las siguientes convenciones 189 Scientia et Technica A o XVI No 43 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira h altura desde donde es lanzado el bal n d distancia de separaci n entre los sensores q2. info Oleybold didactic de
3. unidades se convierten en metros y segundos Datos obtenidos del prototipo para el movimiento semiparabolico Distancia entre sensores d 2cm t1 tiempo medido entre sensores to tiempo de caida X medido X te rico error error HA eE Tabla 1 Datos del prototipo En dicha tabla se pueden apreciar que efectivamente los c lculos coinciden con un buen grado de precisi n de acuerdo con los valores hallados con las ecuaciones y con los c lculos de error a los cuales se sometieron los datos ya que el error cometido en promedio es del 4 08 por ciento lo cual informa que el grado de precisi n alcanzado con el prototipo es verdaderamente muy bueno Se procede luego a realizar una gr fica de posici n h vs x tomando el valor del x te rico promedio y dividi ndolo entre 8 para hacer una tabla de valores con una buena cantidad de datos 190 Scientia et Technica A o XVI No 43 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira 0 00661 0 013213 0 01982 0 02762 0 0264 0 04910 0 07672 0 03964 0 04625 0 15036 0 05285 0 19639 Tabla 2 X en funci n de h 0 11047 Para el c lculo del h respectivo se recurri a la expresi n 4 9 h ea Ec 3 Yau En la tabla 2 se observa que la velocidad utilizada es la velocidad promedio Esta tabla de datos No 2 genera la gr fica que se muestra a continuaci n ver figura 5 TOON r fl D aen iD 0 1500 Posici n
4. E 1500 Figura 5 Gr fico de h contra x CONCLUSIONES Como se pudo observar es importante tener en cuenta que actualmente se pueden dise ar y construir prototipos innovadores haciendo uso de la herramienta electr nica que existe en la actualidad especialmente con la tecnolog a de los microcontroladores El uso del microcontrolador permite que el prototipo sea m s aut nomo y se pueda utilizar por mucho tiempo lo contrario sucede cuando los equipos dependen de un sistema de c mputo ya que estos con el tiempo se vuelven obsoletos y poco accesibles a la tecnolog a de punta El prototipo para movimiento en dos direcciones o movimiento semiparabolico se puede usar f cilmente Este es uno de los objetivos que persigue el grupo de investigaci n DICOPED ya que los docentes no tienen mucho tiempo para estudiar el funcionamiento de nuevas tecnolog a por tanto el hecho de que el equipo sea de f cil manejo permite ser utilizado con m s frecuencia El prototipo se puede transportar sin problemas en otras palabras no requiere un sitio espec fico para su utilizaci n adem s se puede guardar en cualquier vitrina que disponga la instituci n Teniendo en cuenta que este prototipo es innovador se requiere el dise o de la gu a del usuario y la gu a de la pr ctica de laboratorio requerida Lo anterior ratifica el uso de nuevas alternativas did cticas para la ense anza de la
5. F sica debido a la dificultad que presentan los alumnos en esta rea del conocimiento Los resultados obtenidos a trav s de pr cticas de laboratorio con este prototipo son muy confiables y arrojan un margen de error muy peque o Los gr ficos encontrados con el prototipo son los esperados esto lo hace a n m s confiable en su aplicaci n Es importante aclarar que actualmente no existe por lo menos a nivel nacional un dispositivo electr nico que cumpla con las mismas funciones del prototipo para movimiento en dos direcciones o movimiento parab lico Finalmente es importante aclarar que el prototipo no inhibe al alumno en su funci n como investigador ya que los datos obtenidos a trav s de l deben ser procesados por el mismo alumno adem s requiere que ste observe y registre los datos adecuadamente para obtener resultados confiables y precisos 191 Scientia et Technica A o XVI No 43 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira BIBLIOGRAF A 1 RAIMOND A SERWAY James Madison University F sica I Tomo I Cuarta Edici n Editorial Mac Graw Hill 1996 2 FISHBANE GASIOROWICZ THORNTON F sica para ciencias e ingenier a Volumen I Editorial Prentice Hall 1993 3 http es wikipedia org w1k1 4 PLANO INCLINADO CON CUATRO SENSORES Revista SCIENTIA ET TECHNICA Edici n 44 Mayo 2010 P g 269 273 5 http www tecnoedu com Pasco TYS php 6 LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1
6. Scientia et Technica A o XVI No 45 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira ISSN 0122 1701 186 Movimiento En Dos Direcciones o Movimiento Semiparabolico Movement in both directions or semi parabolic movement RESUMEN Este art culo presenta la forma como el grupo de investigaci n DICOPED Dise o y Construcci n de Prototipos Para Experimentos de Demostraci n logra nuevo dispositivo para estudiar las ecuaciones cinem ticas que rigen el recurriendo a las herramientas que tiene la electr nica actual otro movimiento semiparabolico o movimiento en el plano Es importante tener en cuenta que dicho prototipo trabaja acoplado a un cron metro con cinco cifras decimales caracter stica que permite obtener un tiempo en cada una de las direcciones demasiado confiable y seguro garantizando de esta manera unos resultados precisos y con una incertidumbre en la medida muy buena PALABRAS CLAVES Gr ficas microcontrolador movimiento lenguaje de m quina plano ABSTRACT This paper discusses the form like the research group DICOPED Design and Construction of Prototype Demonstration Experiment succeeds using tools that today s electronics is a new device to study the kinematic equations governing the movement or semiparabolico plane movement It is important to note that the prototype works coupled to a timer to five decimal places a feature that allows for a time in each of the directions to
7. o un movimiento rectil neo uniformemente acelerado vertical 2 No importa el valor de la masa puesto que por el principio de independencia de movimientos el proceso de ca da libre y el movimiento horizontal desde una altura h describen en cada punto de su trayectoria una igualdad en su Fecha de Recepci n 17 de junio de 2010 Fecha de Aceptaci n 13 de Agosto de 2010 187 Scientia et Technica A o XVI No 43 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira tiempo de ca da y de la posici n de la part cula en cada instante de tiempo 3 Una part cula lanzada verticalmente hacia arriba y otra part cula que describa un movimiento parab licamente completo y que alcance la misma altura tarda lo mismo en caer 2 METODOLOG A Es un prototipo que se caracteriza por tener dos sensores ubicados en una base vertical m vil que pueden variar la altura desde O a 50 cent metros Este sistema m vil consta de un ca n y dos sensores infrarrojos los cuales son controlados para obtener a trav s de un programa en lenguaje de m quina los tiempos de la trayectoria horizontal y la trayectoria vertical del sistema Ver figura l En esta figura se observa que el ca n de disparo tiene la ventaja de poderse variar en cuatro formas diferentes para ello se recurre al gatillo o seguro el cual se acomoda tom ndolo con la mano y ubic ndolo en la posici n que se requiera En la parte superior se encuentran las entradas de lo
8. o reliable and secure thus ensuring accurate results with an uncertainty as good KEYWORDS Graphic machine of language plano microcontroller movement 1 INTRODUCCI N 1 2 y 1 Dicho de otra forma HUGO ARMANDO GALLEGO BECERRA Magister en F sica Profesor asociado Depto de F sica Universidad Tecnol gica de Pereira 180 O utp edu co HOOVER OROZCO G Magister en F sica Profesor asociado Depto de F sica Universidad Tecnol gica de Pereira Hog1084 Outp edu co DR JAIRO RAM REZ PALACIO Profesor Auxiliar Departamento de Ciencias Cl nicas Universidad Tecnol gica de Pereira este movimiento se puede considerar como la composici n de un avance horizontal Se define el movimiento en el plano como un movimiento realizado por un objeto cuya trayectoria describe una semipar bola En otras palabras se puede afirmar que es la trayectoria ideal de un proyectil con un ngulo determinado que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que est sujeto a un campo gravitatorio uniforme rectil neo uniforme y el movimiento de ca da libre En condiciones ideales se puede concluir que l Una part cula que se deja caer libremente y otra que es lanzada horizontalmente desde la misma altura demoran el mismo tiempo en llegar al suelo Este fen meno como tal puede ser analizado como la composici n de dos movimientos el primero un movimiento rectil neo uniforme horizontal y el segund
9. s conectores que comunican los sensores con el cron metro digital La flecha indica donde debe ubicarse el bal n que posteriormente ser disparado por el experimentador WPGtlo o seguro p z Figura 1 Sistema m vil del prototipo Para empezar a trabajar con el prototipo se debe acoplar al cron metro digital utilizado en el prototipo plano inclinado con cuatro sensores explicado y analizado en la edici n 44 de esta revista para ello se recurre a los cables para los sensores Sl y S2 adem s de acondicionarlo con el cable de inicio Ver figura 2 Figura 2 Prototipo acoplado con el cron metro Scientia et Technica A o XVI No 43 Agosto de 2010 Universidad Tecnol gica de Pereira ISSN 0122 1701 188 Una vez acoplado el sistema se coloca sobre la base horizontal del prototipo una hoja en blanco y encima de ella papel carb n de tal manera que al caer el bal n sobre dicha superficie se pueda ver marcado en la superficie los puntos de ca da De esta manera y realizando varios lanzamientos repetidos se puede obtener la distancia horizontal del lanzamiento CA AS A ARRIETA AA ME TAE A A A Superficie horizontal Figura 3 Base horizontal del prototipo ul NE LH535 MODULO MOVIMIENTO EN EL PLANO VIP Works En conclusi n el orden que se debe seguir para el manejo del prototipo es el siguiente 1 Acople del sistema 2 Conexi n del adaptador a la red 3 Selecci n de la posici n en
10. ue medir n la velocidad con la cual el cuerpo inicia su recorrido en ca da libre tiempo que tarda el bal n recorrer la distancia que hay entre los dos sensores es decir tiempo que tarda en recorrer la distancia horizontal y que permite calcular la VOX Y y Valor de la velocidad calculada con la distancia entre los dos sensores que es constante y con el valor de t 4 utilizando la expresi n d Mi A Ec 1 t tiempo empleado por el bal n en caer desde la altura h X medigo distancia que se obtiene al medir cada punto donde impacta el bal n luego de caer desde la altura h x teorico Valor del alcance m ximo para cada valor de h calculado con la expresi n Se y to Ec 2 teorico ox Se procedi adem s a calcular los errores cometidos para cada valor de la distancia realizando comparaciones entre el valor te rico y el valor medido El tiempo t se define como el tiempo que tarda la part cula en su descenso hasta golpear en la superficie horizontal donde se encuentra el sensor que detecta el impacto del bal n y env a el dato a la pantalla Para cada lanzamiento los valores de los alcances medidos y marcados sobre la hoja de papel y los respectivos alcances calculados por ayuda de la ecuaci n 1 se pueden apreciar en la tabla de datos No 1 Es de notar que en el equipo se mide la altura en cent metros y el tiempo en cienmillon simas de segundo sin embargo para efectos de c lculo estas
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