2020 CINEMÁTICA Y DINÁMICA – INGENIERÍA CIVIL INFORME DE INVESTIGACIÓN Resumen La cinemática es la rama de la física que describe el movimiento de objetos sólidos sin considerar las causas que lo originan (las fuerzas) y se limita, principalmente, al estudio de la trayectoria en función del tiempo. Para ello utiliza velocidades y aceleraciones, que describen cómo cambia la posición en función del tiempo. Introducción El estudio de la cinemática se puede dividir en dos partes, el movimiento de una partícula y el movimiento de cuerpos rígidos. La cinemática de la partícula es la parte de la cinemática que estudia el movimiento de un punto lo que implica determinar su posición en el espacio en función del tiempo; para ello necesitaremos establecer un sistema de referencia. En la cinemática de la partícula se definen y utilizan magnitudes tales como la velocidad y la aceleración, fundamentalmente. Para el estudio de la cinemática de una partícula podemos encontrar diversos tipos de movimientos, dentro de los cuales tenemos: Movimiento rectilíneo uniforme. Se da cuando un objeto describe una trayectoria recta a velocidad constante, dado que su aceleración es nula. Se caracteriza por: Movimiento que se realiza sobre una línea recta, Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes, la magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez sin aceleración. Para este tipo de movimiento, la distancia recorrida se calcula multiplicando la magnitud de la velocidad por el tiempo transcurrido. Esta relación también es aplicable si la trayectoria no es rectilínea, con tal que la rapidez o módulo de la velocidad sea constante. Por lo tanto, el movimiento puede considerarse en dos sentidos; una velocidad negativa representa un movimiento en dirección contraria al sentido que convencionalmente hayamos adoptado como positivo. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado. también conocido como movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante. Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la aceleración interviene, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad. También puede definirse como el movimiento que realiza una partícula que partiendo del reposo es acelerada por una fuerza constante. Movimiento de caída libre. Se denomina caída libre al movimiento de un cuerpo bajo la acción exclusiva de un campo gravitatorio. Esta definición formal excluye a todas las caídas reales influenciadas en mayor o menor medida por la resistencia aerodinámica del aire, así como a cualquier otra que tenga lugar en el seno de un fluido; sin embargo, es frecuente también referirse coloquialmente a estas como caídas libres, aunque los efectos de la densidad del medio no sean por lo general despreciables. El concepto es aplicable también a objetos en movimiento vertical ascendente sometidos a la acción desaceleradora de la gravedad, como un disparo vertical ); o a cualquier objeto (satélites naturales o artificiales, planetas, etc.) en órbita alrededor de un cuerpo celeste. Movimiento circular. También llamado movimiento circunferencial es el que se basa en un eje de giro y radio constante, por lo cual la trayectoria es una circunferencia. Si además, la velocidad de giro es constante (giro ondulatorio), se produce el movimiento circular uniforme, que es un caso particular de movimiento circular, con radio, centro fijo y velocidad angular constante. Movimiento parabólico o proyectil. Se denomina movimiento parabólico al movimiento realizado por cualquier objeto cuya trayectoria describe una parábola, el cual corresponde con la trayectoria ideal de un proyectil que se mueve en un medio que no ofrece resistencia al avance y que está sujeto a un campo gravitatorio uniforme. El movimiento parabólico es un ejemplo de un movimiento realizado por un objeto en dos dimensiones o sobre un plano. Puede considerarse 2020 como la combinación de dos movimientos que son un movimiento horizontal uniforme y un movimiento vertical acelerado. La elaboración de la presente investigación requiere, por parte de los estudiantes, adicional a los conocimientos básicos necesarios para el estudio de la cinemática de una partícula, de las habilidades y destrezas para el manejo de tecnologías de comunicación e información (TIC) en especial los teléfonos móviles inteligentes. El desarrollo de esta actividad implica la recolección de datos experimentales a través de la aplicación móvil (app) llamada “Google Science Journal”, para el cálculo de todas las variables cinemáticas (posición, velocidad y aceleración) de forma analítica, de una partícula (smartphone o celular) que realice un movimiento parabólico, así como la elaboración de un informe tipo paper según el modelo suministrado por el profesor, en donde se exponga el experimento y se compare los datos experimentales con los datos calculados exponiendo toda la información generada (graficas) y su análisis. Por su parte, la app Google Science Journal es una aplicación que permite hacer experimentos científicos con ayuda de los teléfonos móviles inteligentes, aprovechando los sensores que tienen la mayoría de ellos. Se puede seleccionar los datos que se deseen recopilar, los cuales serán mostrados en un histograma y/o un gráfico. La app puede ser descargada para sistemas operativos Andoid y iOS desde la página web https://sciencejournal.withgoogle.com, y las instrucciones para su utilización se encuentran en el LMS, en la pestaña de la aplicación respectiva. La actividad se puede realizar de forma individual, en pareja o en grupos formados por máximo 3 alumnos. Cada equipo será representado por su coordinador, el cual será elegido por los integrantes del grupo, el cual tendrá el rol de representar al grupo para todos los efectos. Los informes deberán ser consignados a través del LMS, en conjunto con las tablas de datos en formato Excel (.xls) Objetivos y Restricciones de la investigación. El objetivo de la investigación es determinar las variables cinemáticas (posición, velocidad y aceleración) de una partícula (representada por el smartphone que recolectara los datos) en 5 puntos distintos de su trayectoria (seleccionados por el grupo). Se debe determinar tanto la magnitud como la dirección de la velocidad y aceleración en todos los puntos seleccionados Se debe registrar gráficamente la aceleración en los ejes X, Y y Z, para el movimiento parabólico realizado, adjuntando los datos del experimento en una tabla de Excel, exportada de la aplicación Google Science Journal (formato *.CVS). Restricciones: La información debe ser presentada en un informe tipo paper cuyo modelo está publicado en el LMS. Formato del Informe El informe deberá estar estructurado en Títulos, resumen, abstract, introducción, Desarrollo, Resultados, conclusiones y referencias bibliográficas. Cuya extensión máxima no debe tener más de 12 páginas en su totalidad. Debe preferirse la utilización de graficas en sustitución de tablas. • INTRODUCCIÓN. Debe contener de forma sintetizada el tema que se abordara posteriormente, es una idea somera pero exacta de los diversos aspectos que componen el trabajo, debe dar el marco teórico o contexto suficiente para que el lector pueda entender sin dificultad el material que va a leer. • DESARROLLO. Debe contener el procedimiento empleado para la realización del experimento. • RESULTADOS. Debe contener tanto las gráficas de la aceleración obtenidas como todos los cálculos, comparaciones y análisis realizado. • CONCLUSIONES. Se debe exponer los hallazgos más importantes de experimento sustentado por los resultados obtenidos, así como plasmar la evaluación del desarrollo de la actividad por los integrantes del grupo. • REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.). Cualquier texto utilizado que no sea de autoría del grupo de trabajo que no esté correctamente referenciado en formato APA se considerará plagio. Fechas de Entrega La entrega del informe tipo paper deberá realizarse a través del LMS, antes del plazo publicado, en conjunto con la tabla de Excel con los datos del experimento.
