Aplicaciones de los manómetros. Acelerómetros

Actividades

Un vehículo, se mueve a lo largo del eje X. Parte del reposo y acelera a₁ durante los 50 primeros metros de su recorrido. Viaja con velocidad constante durante otros 50 m, y finalmente, frena (aceleración -a₂) hasta que se detiene.

El programa interactivo, genera dos números aleatorios que representan las aceleraciones a₁ y a₂.

• La altura inicial del líquido en el manómetro se ha fijado en h=25 cm

• La longitud del brazo horizontal del tubo se ha fijado en L=50 cm

Se pulsa el botón titulado Empieza.

• Se mide la altura h+z del líquido en el brazo izquierdo del tubo en forma de U.

• Se calcula las aceleraciones a₁ y a₂.

El programa interactivo proporciona, la velocidad v y la posición x del vehículo en cada instante t.

• Se calcula a partir de estos datos las aceleraciones a₁ y a₂.

Se compara los resultados con los proporcionados por el programa interactivo pulsando el botón titulado Respuesta.

Ejemplo:

1. Cuando el vehículo acelera, la altura del líquido en el brazo izquierdo del manómetro es h+z=31.3 cm, por lo que z=31.3-25=6.3 cm

Cuando decelera, la altura del líquido es h+z=16.9 cm, por lo que z=16.9-25=-8.1 cm

2. Los datos de la posición y la velocidad del móvil son:

Recorre los primeros x=50 m en t=6.37 s alcanzando una velocidad de v=15.7 m/s

En ambos casos obtenemos a₁=2.46 m/s²

Alcanza la posición x₀=100 m en el instante t₀=9.54 s, llevando una velocidad v₀=15.7 m/s. En este instante, frena deteniéndose en el instante t=14.49 s cuando su posición es x=138.9 m

En ambos casos obtenemos a₂=-3.17 m/s²

Medida de la aceleración de un ascensor con una máquina de Atwood

Actividades

Un ascensor, se mueve a lo largo del eje X. Parte del reposo y acelera a₁ durante los 5 primeros metros de su recorrido. Viaja con velocidad constante durante otros 5 m, y finalmente, frena (aceleración -a₂) hasta que se detiene.

El programa interactivo, genera dos números aleatorios que representan las aceleraciones a₁ y a₂.

• La diferencia inicial de las alturas del líquido en los brazos verticales se ha fijado en h=15 cm

Se pulsa el botón titulado Empieza.

• Se mide la altura del líquido en el brazo derecho del tubo en forma de U.

• Se calcula las aceleraciones a₁ y a₂.

El programa interactivo proporciona, la velocidad v y la posición x del ascensor en cada instante t.

• Se calcula a partir de estos datos las aceleraciones a₁ y a₂.

Se compara los resultados con los proporcionados por el programa interactivo pulsando el botón titulado Respuesta.

Ejemplo:

1. Cuando el vehículo acelera, la elevación del líquido en el brazo derecho es z=16.8-15.0=1.8 cm.

Cuando decelera, el líquido en el brazo derecho baja z=10.8-15=-4.2 cm.

2. Los datos de la posición y la velocidad del móvil son

Recorre los primeros x=5 m en t=1.82 s alcanzando una velocidad de v=5.5 m/s

En ambos casos obtenemos a₁=3.02 m/s²

Alcanza la posición x₀=10 m en el instante t₀=2.73 s, llevando una velocidad v₀=5.5 m/s. En este instante, frena deteniéndose en el instante t=4.3 s cuando su posición es x=14.3 m

En ambos casos obtenemos a₂=-3.51 m/s²

Medida de la velocidad angular de rotación de una plataforma

Actividades

Una plataforma gira alrededor de un eje vertical con velocidad angular ω.

El programa interactivo, genera un número aleatorio que representa la velocidad angular de rotación en rad/s.

• La altura inicial del líquido en los brazos verticales se ha fijado en h=25 cm

• La longitud del brazo horizontal del tubo se ha fijado en L=50 cm

Se pulsa el botón titulado Empieza.

• Se mide la altura del líquido en el brazo que coincide con el eje de rotación.

• Se calcula la velocidad angular ω.

Se compara el resultado con el proporcionado por el programa interactivo pulsando el botón titulado Respuesta.

Ejemplo:

Cuando la plataforma está en reposo, la altura del líquido en los dos brazos verticales es h=25 cm.

Cuando gira con velocidad angular ω, la altura del líquido en el brazo que coincide con el eje de rotación es 14.3 cm

z=25-14.3=10.7 cm

Obtenemos también, la velocidad angular de rotación ω midiendo el tiempo t que tarda la plataforma o el tubo en dar n vueltas completas.

2πn=ω·t

En este ejemplo, para completar cinco vueltas ha empleado un  tiempo de 7.68 s.