mecanica protocolo

Torre´n de la F´
o
ısica de Cartes
y
Aula ‘Espacio Tocar la Ciencia’
J G¨´mez
ue
Aula de la Ciencia
Universidad de Cantabria
Junio 22, 2011

Protocolo de Experiencias
de Mec´nica
a
La mec´nica tiene que ver con: (i) cuerpos que se desplazan (cochecito
a
de muelle y coche con globo); (ii) cuerpos que giran (peonza, tip-top); (iii)
cuerpos que oscilan (muelles, p´ndulos), (iv)comportamientos extra˜os
e
n
(resorte de causcho, rattleback, resorte de metal).
Dos ideas principales: (i) ser capaces de hacer estimaciones, es decir,
de hacer c´lculos num´ricos aproximados, (ii) insistir en la capacidad de
a
e
predicci´n de la ciencia, es decir, antes de hacer medidas, anticipar los
o
resultados. Estas habilidades son fundamentales en el dise˜o de experin
mentos.

1Primera Ley de Newton. Principio de Inercia

Al igual que sucede en el lenguaje coloquial, el Principio de Inercia tiene
dos acepciones: inercia del reposo e inercia del movimiento.
1.1

Inercia del reposo

1. Vaso sobre mantel. Si se coloca un vaso sobre un mantel y el mantel
se retira con rapidez, el vaso no se mueve. Con m´s masa en el vaso,
a
el proceso es m´s estable, perotambi´n hay que retirar el mantel
a
e
m´s r´pidamente.
a a

1

2. Moneda y cartulina sobre boca de probeta. Se coloca una moneda
sobre una cartulina y todo ello sobre la boca de una probeta. Si se
golpea la cartulina con fuerza y en horizontal, la moneda caer´ al
a
fondo de la probeta. (Opcional)
3. Pila de monedas. Se coloca una pila de monedas sobre una mesa.
Con otra moneda colocadasobre la mesa se golpea la moneda m´s
a
baja de la pila. Aquella sale sin que la pila se caiga.
4. Paradoja de las bolas. Dos bolas unidas por un cordel. Al tirar
r´pido del hilo m´s bajo, se rompe el cordel intermedio
a
a
1.2

Inercia del movimiento

1. Experiencia de Galileo. Se utiliza un carril con una bola para discutir el experimento (imaginario) de Galileo.
2. Bola en carrilmet´lico. Sobre un carril met´lico con forma circular
a
a
truncada, se lanza una bola. Al abandonar el carril, la bola seguir´
a
la trayectoria indicada por el Principio de Inercia (Opcional)
3. Bola en tubo de pl´stico enrollado. Una bola gira, empujada por el
a
soplido, en un tubo que gira varias vueltas. Dar tres opciones al
movimiento final de la bola.
4. Distinguir un huevo cocido de unhuevo crudo
• Un huevo cocido y un huevo crudo. (i) Hacer girar r´pidamente
a
cada uno de los huevos: el cocido se eleva y se pone a girar sobre
su eje mayor; el cocido gira con dificultad; (ii) se hacen girar
lentamente cada uno de los huevos y con un dedo se le para; el
cocido se para definitivamente y el crudo sigue girando despu´s
e
de levantar el dedo.
• Una peonza Tip-top (que semeja unhuevo cocido)
1.3

El papel del rozamiento

1. Experimento con peonza de resorte. Se utiliza una peonza movida
por un resorte controlable (energ´ el´stica controlable) y un reloj
ıa a
digital, para medir el tiempo que tarda la misma peonza y en las
mismas condiciones iniciales, en detenerse por completo cuando
rueda sobre diferentes superficies: (i) fieltro, (ii) cat´n, (iii) papel,
o(iv) metal, (v) vidrio. El mayor tiempo en cada caso debe indicar
2

que en ausencia de rozamiento el tiempo de rotaci´n deber´ ser
o
ıa
infinito.
2. Mesa de aire. La experiencia cotidiana es que aquellos cuerpos que
se desplazan, giran u oscilan, terminan por cesar en su movimiento.
¿A qu´ se debe? Al rozamiento. Como cient´
e
ıficos tenemos que
aportar pruebas de lo que afirmamos. Lamesa de aire se construye
para mostrar que si se elimina el rozamiento, es m´s plausible la
a
Ley de la Inercia.
3. Bola magn´tica flotante. Dotada de un sensor de campo magn´tico
e
e
y de un microprocesador, controla 16.000 veces por segundo la
posici´n de la bola, retroaliment´ndose para evitar que caiga.
o
a
4. Peonza perpetua. Peonza que gira sin cesar. (Opcional). Tambi´n
e
con...