Práctico de Introducción Dr. Willy H. Gerber Objetivos: Aplicar la forma de trabajar de la física...

Práctico de Introducción

Dr. Willy H. Gerber

Objetivos: Aplicar la forma de trabajar de la física para estudiar un problema (hipótesis -> teoría -> medición -> validación) en un caso relacionado con la construcción de nuestro cuerpo y su capacidad motora.

www.gphysics.net – UACH-Kinesiologia-Fisica-Practico-01-Introduccion – Versión 10.07

Metodología en Ciencias

Metodología

HipótesisDescripción

TeoríaFormula

ExperimentoCurva

ValidaciónAnálisis

Medicionesde Sondeo


Como mantenemos el equilibrio?

Sondeo


Desplazamos las “masas” de nuestro cuerpo de modo de equilibrar.

Sondeo


Existe un tipo de Centro en torno del cual balanceamos nuestra masa.

Sondeo

Es el llamado CENTRO DE MASA


Concepto (adelanto)

El comportamiento de un cuerpo (rígido) lo podemos modelar como undesplazamiento de una “masa puntual” y rotaciones en torno de esta.

Dicho punto de denomina “Centro de Masa” y se vera en mas detalledurante el curso.


Conceptos (adelanto)

La posición del Centro de Masa determina la dirección de rotación de un cuerpo sobre un punto de apoyo:

Centro de Masa

Fuerza gravitacional

Eje de rotación

Brazo

Rotación



Por ello un cuerpo “no se cae” mientras su Centro de Masa esta sobre la base de apoyo:



Ejemplo practico: “Alumnos que reprobaron este curso en acción.”



El Centro de Masa al lado derecho del punto de apoyo



Cuidado!!! … el Centro de Masa ahora sobrepasando el punto de apoyo.



Ups…. Que decía el Profe de Mecánica Básica???



Replay



Replay con Camión



… sin palabras.



Ejemplo práctico:


Hipótesis

Hipótesis: Existe un ángulo “universal” hasta el que se puede inclinar toda persona sin perder el equilibrio.

Altura del Centrode Masa

Largo del pie / distancia entre pies


Hipótesis

Complemento a la hipótesis: nuestra musculatura debe ser capaz de posicionarnos


Hipótesis

Consecuencias:

La altura del Centro de Masa y el largo del pie/distancia entre piesdeben ser proporcionales (diseño)

La musculatura del pie debe ser capaz de controlar la posición del Centro de Masa (operatoria)


Teoría

Algo de geometría

d: largo del pie/distancia entre pies

h: altura

Cual es la ecuación?


Teoría

Algo de geometría

tan =

d

d

h

dh


Teoría

m

h

Diámetro de musculo: a

Que relación podemos esperar entrediámetro de musculo, masa del cuerpoy altura de centro de masa?

Debe crecer con mDebe crecer con h

a ~ m h

Ansatz

Nota: mas adelante veremos porque es así.


Medir

Variables a medir

Altura del Centro de MasaLargo del piePeso (Masa)Diámetro de Musculo


Medir

El Peso es fácil de medir.

1. Estudien la pesa. Que incerteza existirá?2. Determinen el peso de cada miembro del equipo3. Tabulen los valores incluyendo la incerteza de la medición

El largo del pie

4. Estudien la forma de medir el largo del pie. Que incerteza existirá?5. Determinen el largo del pie de cada miembro del equipo (con Zapato?)6. Tabulen los valores incluyendo la incerteza de la medición

Como la altura del Centro de Masa es mas complejo vamos a medir primero un “proxy” que es la altura de la persona:

7. Estudien la forma de medir la altura. Que incerteza existirá?8. Determinen el alto de cada miembro del equipo9. Tabulen los valores incluyendo la incerteza de la medición


Medir

Incerteza del equipo de medición:

Incerteza del montaje:

El valor es probablemente “x” pero no es menor a x - /2 ni mayor a x + /2: x ± /2

No existe un “valor” si no un rango en que se encuentra:

Ej.:

32.5 ± 0.5

Se deben considerar inseguridades del montaje:

Resultado:


Medir

Grafiquemos el resultado para ver si hay una relación:

1. Determina para cada eje el rango en que se graficara. Para ello busque el valor menor y mayor y escoja un numero “redondo” levemente superior e inferior: Valores (ej. 59,54,62,76,59,68) > mínimo 54, máximo 76 > rango [50,80]

2. Determina el intervalo con que graduara (ej. 1,2,5). El rango debiese estar constituido por unos 20 a 50 intervalos. En base al papel milimetrado que usaras determina el numero de milímetros que tendrá cada intervalo. ej. En este caso, con intervalo de 1 obtenemos que el rango [50,80] contiene 30 intervalos. Si el papel milimetrado tiene 160 mm lo cómodo será trabajar con 5 mm por unidad de modo de que el rango total equivaldrá a 150 mm.

3. Defina el nombre del eje y las unidades que va a usar. ej. nombre “Ancho” y unidades “mm”.

50 80Ancho (mm)


Medir

4. Para dibujar un punto se localiza el punto medio y luego se dibujan la incerteza que forma un rectángulo en torno del punto. Ej. El punto 62.0 ± 1.0 y 22 ± 0.5

50 80Ancho (mm)

20

62.0+1.062.0-1.0

24

62.0

22.0+0.5

22.0-0.5

22.0


Medir

Les presento al “hombre (mujer) modelo”:

2 * Radio medio(Circunferencia/2)

Suelo

Posición media

Posición media

Altura

2* Radio medio(Circunferencia/2)

Continuemos con la altura del centro de masa …


Medir

Pasos:

1. Mida a un “hombre (mujer) modelo”. Para cada cilindro y esfera estime el alto,el radio y la posición. Tabule sus datos.

2. Estime para cada medida el error.

Parte Pos Error Radio Error Alto Error Vol. Error

Brazo 1

Brazo 2

Tronco

Pierna 1

Pierna 2

Cuello

Cabeza

Musculo Total

Datos en milímetros

a

a

b

b

d

c

e

d c

e

f

g

fg


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