Enrera
Mòdul 1
Simulacions amb l'Interactive Physics
  Pràctica
1
2
3
4
5
   
Exercicis
Exercicis
 
 
Blocs que llisquen amb fregament
   
Pràctica

En aquesta pràctica aprendreu a utilitzar la finestra Propiedades per canviar diferents magnituds físiques com són:

  • Coordenades del cos
  • Velocitat
  • Massa
  • Coeficient de fregament estàtic i cinètic
  • Elasticitat
  • Càrrega
  • Moment d'inèrcia

Després canviareu l'aparença del cos en la finestra Apariencia.

La simulació que fareu consistirà en un bloc que rellisca amb una velocitat inicial per un pla horitzontal que pot tenir o no fregament.

   
  Dibuix dels cossos
   
 

En primer lloc, cal preparar l'espai de treball tal com hem fet a la pràctica 2. Comproveu que la gravetat està activada; en cas contrari, poseu gravetat vertical. Amb la barra de desplaçament, situeu l'origen de coordenades a baix i a l'esquerra de l'espai de treball i dibuixeu un rectangle que ocuparà tota l'amplada de l'espai i que farà de terra; ancoreu el terra. Les coordenades del rectangle poden ser les de la figura:



Guardeu el fitxer amb el nom m1p3.ip.
En segon lloc, dibuixareu un rectangle a sobre del terra que serà el cos que es mourà. Seleccioneu la icona rectangle de la barra d'eines i dibuixeu un rectangle a sobre del terra, les mides poden ser al = 0,5 m i an =1,5 m. Si no queda perfectament encaixat, no hi ha cap problema, serà el pas següent. Perquè quedi perfectament encaixat, cal fer el següent: s'arranca la simulació, de forma que el rectangle cau a sobre del terra, quan quedi encaixat es para i posteriorment se selecciona l'opció del menú Mundo | Iniciar aquí; d'aquesta manera l'objecte queda perfectament situat a sobre del terra.
Ara donareu velocitat al bloc. La manera més ràpida és seleccionar el bloc, assenyalar amb el ratolí el centre de masses del bloc i arrossegar el ratolí en direcció horitzontal; pot quedar un vector velocitat com el de la figura:

Poseu en marxa la simulació, observareu que el bloc es para perquè hi ha fregament per defecte.

   
  Canvi en les propietats del bloc
 

 

 

Ara veureu com modificar les magnituds de la finestra de propietats.
Feu clic dues vegades sobre el bloc que rellisca. Apareix la finestra Propiedades.
Ara es descriuran totes les possibilitats que apareixen:

En el menú desplegable de la part superior de la finestra Propietats es pot seleccionar qualsevol cos (Body), punt (Point) o restricció (Constraint) per veure les propietats i es pot passar de seleccionar un objecte a un altre, només fent clic en l'objecte desitjat del menú desplegable. L' objecte seleccionat porta un asterisc. En el nostre cas, hem situat dos rectangles (Body[1] i Body[2]) i un àncora (Point[3]) en l'espai de treball.


—x i y.
Són les coordenades del centre de masses del cos, que també es troben a la barra de coordenades.
—Ø. És l'angle que forma la base del rectangle amb l'eix d'abscisses.
—Vx i Vy. Són les components x i y de la velocitat inicial del centre de masses del cos.
—VØ. Indica la velocitat angular inicial de l'objecte.
—material. Desplegant aquesta opció apareixen diferents tipus de materials que tenen unes propietats fixes de massa, fregament, elasticitat, càrrega, moment d'inèrcia i densitat. Podeu observar les diferents propietats seleccionant els diferents materials; es troben també ala pàgina 3.17 del Manual de l'Interactive Physics.
—massa. És la massa de l'objecte.
—frc. estát. Indica el coeficient de fregament estàtic.
—frc. cinét. Indica el coeficient de fregament cinètic.
—elasticitat. Es refereix al coeficient de restitució en una col·lisió;és una propietat de la col·lisió, no del cos. En xocs en una dimensió es defineix com:

on V1 i V2 són les velocitats de dos cossos abans de xocar i V1' i V2' són les velocitats dels cossos després del xoc. Per un xoc elàstic e = 1 i per un xoc completament inelàstic e = 0.

 

—carga. Indica la càrrega de l'objecte. Únicament afectarà la simulació si l'opció del menú Mundo|Electrostática estàPrendida.
—Densidad. Inicialment es considera que tots els cossos de l'Interactive tenen un gruix d'1mm, sense tenir en compte el sistema d'unitats que s'utilitzi. En l'opció Estándar per al tipus de material, el valor de la densitat és 1,0 g/cm3. L'única manera de canviar la densitat és canviar la massa o el tipus de material.
—momento. Indica el moment d'inèrcia. Per defecte, és el d'un objecte pla i amb una distribució uniforme de massa. Ara bé, es pot canviar directament a la finestra, introduint un altre valor o en el menú desplegable amb les opcions Cáscara; es tractarà d'un objecte buit o Tridimensional; en objectes circulars fa que es comportin com si la seva massa estigués distribuïda com en una esfera.

Ara practicareu amb la finestra de propietats; canvieu totes les opcions que vulgueu i observeu la simulació en cada cas. Si us n'adoneu, veureu que canviar el coeficient de fregament o l'elasticitat del bloc pot no produir cap efecte; això és degut al fet que com que es tracta de propietats que depenen de dos cossos, sempre pren per defecte el valor més petit de tots dos. Canvieu el fregament cinètic de bloc i terra i observeu els canvis produïts. Observareu també que, com que no s'exerceix cap força tret de la de fregament, variar o no el coeficient de fregament estàtic no produeix cap efecte. A més, com que no hi ha xoc, tampoc canvia la simulació el fet de variar l'elasticitat.

   
  Canvi de l'aparença
 

 

 

Per canviar l'aspecte d'un cos o d'un punt com l' àncora que hi hagi en l'espai de treball, cal seleccionar-lo fent clic una vegada a sobre d'ell i posteriorment en el menú seleccionar l'opció Ventanas|Apariencia. Apareix una finestra com la de la figura:



Aquesta finestra correspon a l'aparença del bloc (Body[2]). Es pot canviar el color i el nom del bloc; per fer-ho cal seleccionar el color desitjat del Relleno i del Marco en el menú desplegable. Si voleu canviar el nom, només s'ha d'escriure el nou nom en lloc de Rectángulo. Si desactiveu l'opció Mostrar, no es veurà el bloc en l'espai de treball; en certs casos és una opció molt interessant, com veureu en altres mòduls. Podeu activar l'opció Mostrar el nombre, amb la qual cosa la paraula rectangle o el nou nom que hagueu posat apareix a sobre del bloc.
Per defecte, la finestra Apariencia és la de la figura. Què fan la resta d'opcions?

  • Les emprentes no surten per defecte si en l'opció Mundo|Seguir heu marcat Apagar i després heu guardat la configuració com s'ha explicat en la pràctica 2. Ara bé, si desmarqueu Seguir la delineación i la torneu a marcar, les empremtes apareixen en la simulació. Si aneu a l'opció de menú Mundo|Seguir, apareixerà marcada l'opció Cada cuatro cuadros.
    Si voleu que les emprentes no apareguin en cap cos, heu de marcar l'opció Apagar.
    Si voleu que les emprentes no es vegin en un cos i sí en un altre, ha d'estar marcada l'opció Cada n cuadros del menú Mundo|Seguir i desmarcada o marcada respectivament l'opció Seguir la delineación de la finestra Apariencia corresponent al cos.
  • Si marqueu únicament Seguir el centro de masas, marca la posició del centre de masses a intervals regulars de temps.
  • Si marqueu Seguir la conexión, una línia uneix el centre de masses en cada instant.
  • Si marqueu Mostrar centro de masas, apareix una rodona de color blanc i negre en la posició corresponent al c. d. m.
  • Si marqueu Mostrar carga apareix una marca amb signe + o signe - en el centre de masses; per veure la càrrega, cal desactivar Mostrar centro de masas.
  • Si el cos fos un cercle, marcar l'opció Mostrar orientación del círculo faria que es veiés el radi del cercle i la seva orientació respecte a l'eix d'abscisses.
  • L'opció Mundo | Borrar huellas automáticamente, quan està marcada, no significa que les empremtes o la trajectòria dels cossos s'esborrin quan es torna a arrencar de nou la simulació; únicament s'esborraran les empremtes amb aquesta opció activada si s'ha canviat algun aspecte de la simulació.
    Pot ser interessant desmarcar l'opció Borrar huellas automáticamente, si voleu observar les diferents trajectòries del mateix cos quan s'ha canviat algun dels seus paràmetres, com pot ser la velocitat o la massa.
    Si voleu esborrar les empremtes o la trajectòria heu de fer clic en l'opció del menú Mundo | Borrar huellas.
Poseu el terra de color marró i el bloc vermell. Deixeu marcades les opcions Mostrar / Seguir la conexión, quedarà més o menys d'aquesta manera quan hagi fet un petit recorregut:



 

Guardeu l'arxiu amb el nom abans indicat, m1p3.ip, en el directori IP.

 
Amunt