Enrera
Mòdul 6
Simulacions amb l'Interactive Physics
  Pràctica
1
2
3
4
5
   
Exercicis
Exercicis
 
 
   
Simulació d'un coet de massa variable
   
Pràctica

En aquesta pràctica simulareu el moviment d'un coet, la massa del qual disminueix mentre funciona el seu motor.

   
  Dibuixar el coet i definir-ne les propietats
   
 

Considereu un coet de 2 kg de massa en el moment del llançament i que crema 0,3 kg de combustible cada segon, que produeix una força cap endavant de 30 N.

  • Comenceu per dibuixar el coet. Aquí en teniu una proposta feta amb dos polígons curvilinis units per una articulació rígida. És important que el cos principal sigui simètric, per aconseguir-lo, quan definiu la forma seleccioneu pocs punts (amb 4 estaria bé) i fixeu-vos que queden en posicions simètriques. La forma de la cua no és important.
  •  Hem fet el coet molt més gran (20 m) del que correspondria a la seva massa de 2 kg perquè pugui veure's en la seva trajectòria.
  • A les propietats de la cua poseu-hi una massa negligible (per exemple, 0,001 kg) i a la massa del cos principal del coet posseu-hi la fórmula 2 – 0.3*t , que donarà la massa en funció del temps que es proposava al principi.

 

 

 
Afegir la força del motor i fer el primer llançament
 
  • Afegiu-hi a continuació una força dirigida cap amunt de 30 N. Ajusteu-ne el valor amb la Barra de coordenades de la força. Assegureu-vos que està alineada amb l'eix del coet (x = 0) i que la component Fx val 0.

  • Si cal, modifiqueu la longitud del vector força, a través de Definir | Longitud de vectores.
  • Marqueu l'opció Girar con el Cuerpo.
  • Gireu ara el cos 0,2 rad (podeu fer-ho a través de la Barra de coordenades o a través de la finestra Propiedades). Observeu que la força gira amb el cos.
  • Podeu arrancar la simulació.

La situació només té sentit físic al principi, ja que als pocs segons la massa esdevindrà negativa, i es produiran resultats absurds o es bloquejarà la simulació.

 
Limitar la variació de massa i la força als primers cinc segons
 
  • Modificareu la fórmula de la massa del coet fent que perdi massa només durant 5 segons, i després segueixi amb els 0,5 kg que li restaran. La fórmula necessitarà la funció if. Recordeu que en aquesta funció heu d'indicar com a paràmetres, separats per comes:
    • la condició
    • la fórmula per aplicar quan es compleix la condició
    • la fórmula per aplicar quan NO es compleix la condició

    En aquest cas serà:

if(t<5, 2-0.3*t,0.5)

 
  • També haureu de fer que la força només actuï durant els cinc primers segons. Per aconseguir-ho seleccioneu la força i a les seves propietats desmarqueu la casella Activo: Siempre i al quadre de text que hi ha a sota escriviu-hi t<5. (O sigui, la força només estarà activa mentre t<5s.)
  • Amplieu la mida de la vista considerant que el coet pujarà fins a més de 500 m d'altura. Arranqueu la simulació.

Observeu que la força apareix en línia discontínua quan està desactivada.

 
Registrar en cada moment l'altura i la velocitat del coet i la força del motor
 

Afegireu un mesurador que indiqui, de manera numèrica, l'altura del coet en cada moment:

  • Seleccioneu el coet i Medir | Posición | Gráfica Y. Deixeu-lo en la forma numèrica.

Afegireu un mesurador que enregistri els gràfics de la velocitat i la força.

  • Amb el coet seleccionat feu Medir | Velocidad | Todos.
  • Seleccioneu el mesurador. Obriu la finestra de propietats. En lloc de la velocitat de rotació, fareu que representi la força del motor. A l'etiqueta de la fila y4 substituïu VF per F.
  • Al quadre de la fórmula canvieu la que hi havia per la següent:

|Constraintforce(9)|

(Valor absolut de la força de la restricció núm. 9)

Suposem aquí que la força que actua sobre el coet té l'identificador Constraint[9]. En cas que sigui un altre, canvieu el número 9 pel número de la força a la vostra simulació.

  • Modifiqueu també els valors màxims i mínims fins que quedin com segueixen:

  • Modifiqueu la finestra Apariencia del mesurador de manera que cada línia quedi de diferent color i que el títol sigui adient.
  • Arranqueu la simulació.

  • Deseu la simulació com a m6p4.ip.
  Pràctica 5
   
 
Amunt