Experimento 5
 
La velocidad promedio
 
   
     
 

La velocidad es el cambio de posición de un objeto respecto,a un tiempo, es decir, la medida de cuánto se movió un objeto en la unidad de tiempo. Por tratarse de un vector, debemos especificar hacia dónde se movió el objeto. La rapidez de la velocidad (magnitud) nos dice qué tan rápido se desplazó el objeto en movimiento. Si al medir no tomamos en cuenta las diferentes velocidades con las que se movió el objeto, sino sólo la distancia recorrida entre el tiempo que tardó, lo que se calcula es la velocidad promedio, en unidades de m/s.

Si al inicio o al final del recorrido el objeto no se mueve a la misma velocidad en cierto periodo de tiempo, se dice que está acelerando o desacelerando. Estos conceptos pueden entenderse mejor realizando la siguiente actividad.
 
 
 
 

Aprender a construir una gráfica que relacione la distancia que recorre un objeto respecto al tiempo que le toma desplazarse. Aprender a interpretar los resultados de esta gráfica en términos de la velocidad constante y la velocidad promedio del objeto.
 
 
     
 
  • Una pelota pequeña.
  • Una tabla de madera o cartón grueso de 50 x 15 cm.
  • Un libro grueso.
  • Un reloj con segundero o cronómetro.
  • Una cinta métrica o flexómetro.
  • Cinta adhesiva (puede ser de color).
  • Una mesa o superficie lisa (piso).
     
 
     
 
1.

Coloque la tabla en la mesa o en el piso, recargando un extremo sobre el libro, de modo que se construya una rampa poco inclinada.

  
     
 
2.
Use la cinta métrica para marcar las distancias con la cinta adhesiva a partir del extremo de la tabla que toca el piso o la superficie. El primer punto se marca con 0.0 m. Marque con cinta las distancias en línea recta que corresponden a 0.5 m, 1.0 m, 1.5 m, 2.0 m.
  
     
 
3.
Coloque la pelota en el extremo superior de la tabla y practique cómo dejarla rodar por la rampa, sin que se desvíe. La pelota debe alcanzar todas las marcas, hasta la de 2.0 m. Encuentre la posición de partida más adecuada para que la pelota cubra el recorrido de todas las marcas, sin que se desplace demasiado rápido. Si es necesario busque un libro menos grueso hasta lograr un movimiento adecuado.
     
 
4.
Suelte la pelota y empiece a tomar el tiempo a partir del momento que pasa por el punto 0.0 m. Mida el tiempo que le toma alcanzar la marca de 0.5 m. Anote el dato en la tabla de distancia contra tiempo que aparece en la hoja de respuestas.
  
     
 
5.
Repita el paso 4 para todas las medidas. Anote los resultados.
     
 
6.
En su hoja de respuestas elabore una gráfica de distancia contra tiempo. Para ello coloque la distancia en metros en el eje “y” (línea vertical en su gráfica), y el tiempo en segundos en el eje “x” (línea horizontal en su gráfica).
     
 
     
  Tabla de distancia recorrida contra tiempo
     
   
Distancia recorrida (m) Tiempo (s)

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0
     
     
 
1.
A partir de la gráfica determine si la pelota se movió con una rapidez constante en algún tramo del recorrido y si hubo algún cambio de la velocidad a lo largo del recorrido (aceleración). Si no sabe cómo hacerlo consulte su Libro del adulto, su Antología, o su Manual de actividades.
     
 
¿Por qué llega a esta conclusión?
     
   
     
 
2.
Calcule la velocidad de la pelota en cada tramo (de 0.0 a 0.5 m, de 0.5 m a 1.0 m, etcétera.) con la expresión v= y anote el resultado en la tabla siguiente.
     
   
Tramo considerado (metros) Velocidad (m/s)
0-0.5
0.5-1.0
1.0-1.5
1.5-2.0
     
  ¿Fue la velocidad igual en cada tramo?
     
  Si no fue así, ¿a qué cree que se deba?
     
   
     
 
3.
Compare este resultado calculado con la forma de la gráfica. ¿Se observan en ella los cambios de velocidad de la pelota?
     
   
     
 

Ahora calcule la velocidad promedio con la expresión

velocidad promedio = (df - di)/(tf - ti)

Donde:df = distancia final (en metros)
         di = distancia inicial (en metros)
          tf = tiempo final (en segundos)
          ti = tiempo inicial (en segundos)
     
 
     
 
1.
Explique qué es lo que concluye con este experimento.
     
   
     
 
2.
Si es posible, compare sus resultados y conclusiones con algún compañero/a de estudios y, si las hay, escriba las diferencias que encuentre en su forma de trabajar.
     
   
     
   

     
   
¿Sabe qué indican estos datos en la carátula de un automóvil? ¿En qué unidades se leen los números de las tres escalas? Si una persona sabe que el vehículo que
maneja consume 1 litro de gasolina por cada 15 kilómetros que recorre y
quiere conocer los litros exactos de gasolina que ha quemado el motor
en un viaje, ¿qué debe hacer? ¿Qué datos le pueden ser útiles?
     
 
     
  Física frente al volante
     
 
¿Sirve la Física para conducir mejor un automóvil? Claro. Si maneja o si algún día decide aprender a manejar, recuerde estos consejos recomendados por los científicos.
     
  1)
Es conveniente no correr mucho. Un automóvil que va a 100 kilómetros por hora, recorre unos tres metros por segundo y a esa velocidad no hay mucho tiempo para evitar un choque con algo que se atraviesa. Pese a que existen los frenos, una vez que se aplican, el coche viaja varios metros más antes de parar. A velocidades mayores se requieren mayores distancias para frenar.
  2)
Cuidado con lo que se tiene delante. Es más fácil poner en movimiento un automóvil chico que un trailer; también el automóvil chico se detendrá más fácilmente que el grande. Suponiendo que se acerca a un muro, el coche y su conductor se verán obligados a detenerse más abruptamente al chocar, ya que el muro ejerce más fuerza que los frenos. El muro sufrirá un rozón, pero el coche se destruirá.
     
 
     
 
¿Se cumplió con el propósito de este experimento? ¿Por qué?
     
   
     
 
Explique si los resultados que obtuvo del experimento son útiles para su vida cotidiana.