Masa que rueda por un plano inclinado con rodamientos, ejemplo del uso de videos en una clase

Me tope con este interesante video sobre mecánica, ideal para cualquier curso o fin de semana con apetito a ciencia:

En este momento, estoy pensando en los instructores de física, que cómo yo usan videos para complementar sus cursos. Este video es útil para ilustrar conceptos de descomposición de fuerzas, conservación de ímpetu, tercera ley de Newton.

Sin embargo, se requiere un compromiso instructor/estudiante con una actividad que involucre activamente el proceso. Es insuficiente que los estudiantes vean el video, también deben confrontar sus ideas previas con lo visto en el video, y deben llegar a una nueva conclusión de tal proceso. Ahora, esta es la actividad básica que te sugiero:

Instrucciones del ejercicio:

1) Mira el video hasta el segundo 11. Responde esta pregunta: ¿Cuál es la diferencia entre el movimiento de un cilindro rodando en una rampa con rodamientos y un rampa fija en la base?

Platícalo con tus compañeros e instructor.

2) Mira de nuevo el video y detenlo en el segundo 45. Trata de explicar nuevamente el efecto que viste en el video entre la rampa con rodamientos y la masa deslizante.

Ahora, contesta las siguientes preguntas.

a) Si la rampa se deslizara, sin giros, una masa. ¿cambiaria el efecto en la rampa?

b) Cuando es más evidente el efecto: en una rampa casi vertical, o en una rampa casi horizontal (Piensa en la desconposicion de fuerzas y en la fuerza normal a la superficie)

c) ¿En que puntos de estos cuerpos se presenta fricción?, de presentarse, ¿es fricción estática o cinética?

d) Desde el punto de vista de conservación del ímpetu, ¿ha dónde se desplazó el centro de masa del sistema rampa-masa que cae?

Efectivamente, los videos pueden ser un detonador de preguntas, una inspiración para hacer nuevos experimentos o ejercicios teóricos; pero también ser parte de una actividad completa y bien estructurada en mecánica u otro tópico científico.

¿Dinos como usas tu los videos para mejorar tus clases?

¿Tienes un ejemplo para compartir? Nos gustaría ver tus activiadades :)

¡Felices experimentos!

Con huevos y un jalón se puede demostrar la ley de inercia (3 videos)

Hacer demostraciones científicas en vivo siempre es un riesgo, a veces, innecesario. Por varios factores, el desarrollo de la demostración sale mal, invadiendo al expositor un sentimiento de frustración y al auditorio de disolución o mofa. Por lo cual los videos de Internet pueden ser de gran ayuda para mostrar el punto importante en una clase o plática pública, con menos riesgo.

Este es el caso de de estas tres bien montadas demostraciones de inercia con huevos. Mi favorito es el primero, pues se usa el golpe de una escoba para hacer la demostración

¿Por que pasa el efecto?

Inercia es la resistencia de los cuerpos a cambiar su estado de movimiento. Es decir, los cuerpos estáticos o en movimiento rectilinio uniforme tienen a mantenerse así. Hasta que una fuerza los obliga a cambiar de velocidad. Cuando la base se mueve muy rápido, la fuerza que actúa sobre los huevos no alcanza a moverlos de la posición horizontal.

Anteriormente, hemos mostrado un truco de inercia con en mesas con la vajilla y hasta las flores. Esta variante me gusta más, pues tiene un riesgo implícito y alto cuando los huevos se caen, que afortunadamente pierden lentamente su aceleración al hundirse en el agua.

Preguntas para pensar
1) ¿Qué variación le harías tu a esta demostración para mostrarla en el salón de clases?
2) ¿Qué fuerza es la que puede hacer que se muevan los huevos en la dirección horizontal? 

¿Cómo puede funcionar un triciclo de ruedas CUADRADAS? Video

Es un hecho bien documentado, En TODOS los Departamentos de Física les gustan los experimentos chiflados (y divertidos). Así, estos chicos de Texas nos muestran que necesitan un camino con el perfil de catenarias invertidas para que puedan dar un paseíto con su triciclo de ruedas cuadradas.

Sí, esta clase de vehículos puede ser ideal para caminos llenos de baches y topes, así como los de mi ciudad XD

Bueeeno en realidad el hipérbole coseno, perdón, catenaria, debe contar con una longitud de arco igual a uno de los lados del cuadrado. De otro modo, el triciclo no funciona. Así, que los viajes tranquilos sólo los puedes hacer en este camino especial, no en cualquier lado ;)

Entonces, ingenieros civiles, de este modo le sumamos otra propiedad o aplicación interesante a la catenaria. Y me retiro, pues ya es hora de que comience mi meditación Zinc... digo Zen OOommmm (-_-)

¿Por qué un triciclo? Acaso una bicicleta es más difícil/peligrosa de manejar en este experimento.

Por cierto, esta entrada participa en el Carnaval de las Matematicas (feb/2012), alojado en esta ocasión en el blog "Scientia potentia est".

Preguntas para pensar 
1) ¿Cómo seria el camino para que pueda funcionar una bicicleta de ruedas triangulares isósceles? 
2) ¿Qué otras propiedades físicas tiene la catenaria? Menciona dos más.

Sin gravedad, ¿Pueden los gatos caer en sus 4 patas? (Videos)

Estos videos nos muestran como los gatitos se pueden adaptar a la falta de gravedad. Pero como no identifican el "arriba de abajo", pues se ven un poco desconcertados.

En condiciones de gravedad, los gatitos son excelentes equilibristas porque tienen una espina dorsal flexible, como bien lo muestran videos y fotografias de las acrobacias de los gatos el aire.

Al principio estos videos se consideraban parte de los experimentos del comportamiento de animales y humanos en condiciones de baja gravedad. Los videos documentaban cómo podía ser la vida en una nave espacial. Ahora, los videos de animales en caída libre parecen un divertimento... que seguramente a PETA le desagrada :_(

Preguntas para pensar
1) ¿Vivir en el espacio nos puede causar enfermedades?
2)  ¿Qué otros animales se han utilizado en pruebas de baja gravedad?

Entradas relacionadas:

Flash: Cómo un gato siempre cae en sus patas.

Videos: Así es la vida en microgravedad.

Hawking disfrutando la microgravedad

¡juguemos a lanzar al compañero como pelota!, que para eso es la microgravedad

15 péndulos de diferente periodo, soltados a la vez: Video

Esta es una bella demostración mecánica. Los péndulos son soltados a la vez, dado que la longitud de su cuerda es diferente, su periodo de oscilación también es diferente. La diferencia de periodo relativo entre los péndulos produce patrones en todo el conjunto, en ocasiones se observa una S, y hasta movimientos muy complejos (caóticos, tal vez). Este efecto se puede ver porque los péndulos oscilan independientemente de sus vecinos, si estuvieran conectados (acoplados) este efecto no se vería. 

De acuerdo con los creadores de este video, los chicos de NatSciDemos, el periodo de un ciclo completo en este arreglo es de 60 segundos. La longitud del péndulo más largo se ajusto de modo de ejecuto 51 oscilaciones en ese periodo. La longitud de cada péndulo sucesivo (de longitud más corta) cuidadosamente se ajusto para que realizar una oscilación adicional a este periodo. Entonces, el 15vo péndulo (el más corto) realiza 65 oscilaciones.

Este aparato se construyó en base al articulo: Richard Berg, Am J Phys 59(2), 186-187 (1991

El video tiene su respuesta teórica, pues basados en la ecuación:

donde gamma es el coeficiente de amortiguamiento (0.05. para esta simulación), L la longitud del péndulo (0.231 m), omega la frecuencia, theta es ángulo entre la cuerda y la vertical. Httprover realizó la simulación del movimiento de los péndulos con 60 segundos por ciclo de cada péndulo, variado de 32 a 44 pasos por ciclo; con lo cual, el resultado se ve muy similar al experimento original.

Solo falta que tú lo compruebes, ¿harás la simulación numérica o el experimento?

Preguntas para pensar
1) Qué se forme una S en el movimiento de los péndulos, ¿es un efecto físico o una ilusión óptica?
2) ¿Varia mucho este experimento si se hace con más péndulos?

Enlaces relacionado:

Construye tu péndulo de Foucault en cualquier cuarto.

Video: medición de g con péndulo simple.

La Trayectoria De Un Péndulo Forma Flores Por El Efecto Coriolis

Video: Maquina que equilibra un péndulo invertido

Video: péndulo caótico

¿Qué es y cómo funciona un péndulo balístico?

Video: con la carga de tráfico el puente de Manhattan se deforma

Usando la técnica de secuencia de video acelerada (time lapse) se captó este video que muestra lo mucho que se deforma uno de los puentes mas emblemáticos de E.U.: El puente de Manhattan.

Los puentes y edificios deben ser elásticos, es decir, cuando se aplica una carga se pueden deformar un poco (como dice la ley de Hook, linealmente). Sin embargo, cuando la carga es mucha, la construcción o el material se hace plástico, al retirar el esfuerzo se queda la deformación, es cuando un puente o edificio es peligroso, se puede caer.

En este caso vemos que el aparentemente rígido puente se deforma cuando la carga de los autos crece. Podemos decir que la estructura se adapta a la fuerza. Cuando la carga disminuye la estructura regresa a su estado original.

El efecto de elasticidad es esencial en arquitectura e ingeniería, son muchas las construcciones que pueden variar su tamaño y forma por centímetros debidos a cambios de carga o temperatura. Por ejemplo, La torre Eifel, en París, cambia 6 cm entre verano e invierno debido al cambio de temperatura.

Preguntas para pensar.

¿Nuestro cuerpo es elástico ante esfuerzos, golpes y cargas?, Mencione dos ejemplos

¿Es posible conocer cuanto se deformo el puente? Investigue cual es la constante de elasticidad del acero (puede usar un libro de texto, o la Internet), suponga que cada auto en promedio pesa 1500 N (ya considerando g).

¿Qué es más elástico la piedra, el acero, el concreto, o la madera? Como influye la constante de elasticidad como factor para decidir que material emplear en la construcción de puentes.

Enlaces de relacionados:

La ley Arquímedes y el calentamiento global (time-lapsed)

Impactos de bolas de billar examinados con cámara térmica y super-rápida:Video (elasticidad)

Resonancia en el puente de Takoma. (elasticidad)

Diferencia entre un choque elástico y otro inelástico. imagen de futball (elasticidad)

La física del paso de baile “moonwalker” de M. Jackson

La fricción estática y la fricción cinética pueden explicar cómo lograr el famosísimo paso de baile de Michael  Jackson: the moonwalker.

Es lo que bien explica brevemente y con buenas ilustraciones el Rhett Allain en su blog dot physics.

Básicamente, el caminar puede explicarse con la física que se aprende antes de entrar a la universidad: planos inclinados, fricción y segunda ley de newton conforman el acto de caminar.

La física esta en todas partes y a cada paso que doy.

Finalmente, para recordar al “rey del pop”, les dejo este video.

Preguntas para pensar:

Si al caminar un pie forma un plano inclinado, ¿por qué no nos caemos?

¿Qué sucedería si los dos pies formaran planos inclinados?

¿Donde es más sencillo caminar en superficies con alta fricción o mínima fricción? Puede pensar en una caminar en la arena de una playa y en en un piso recientemente encerado, por ejemplo.

Links relacionados:

Video: Maquina electrostática con latas y agua (fricción y electricidad)

Diez populares falacias que deben evitar los profesores de física (fricción)