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Plano inclinado              
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Funcionamiento        
       
Simulación de...              

Éste applet simula el movimiento sobre un plano inclinado de un objeto, con o sin fricción y con la posibilidad de que actue sobre él una fuerza externa, mientras sube o baja hasta que queda parado (debido al rozamiento) o bien alcanza la parte inferior del plano inclinado.

Podemos visualizar en cualquier momento los parámetros que afectan al movimiento: el peso y sus componentes, la fuerza normal, la fuerza de rozamiento, la fuerza externa y sus componentes, la velocidad y la aceleración. También podemos ver a la trayectoria del objeto con sus posiciones en cada segundo transcurrido.

El movimiento del objeto puede ser automático aunque, con los botones Inicio / Reset y Pausa / Continúa, podemos pararlo y continuarlo después en cualquier momento.

Con el cursor de desplazamiento vertical de la izquierda del applet podemos manualmente situar el objeto en cualquier posición dentro de su trayectoria.

   
             
         
Parámetros de entrada

Es preciso definir los siguientes parámetros en la barra de entrada:

  • Posición inicial (xo) desde donde se lanza o se deja ir el objeto expresada en metros (m).
  • Velocidad inicial (vo) con la que se lanza el balón, hacia arriba o hacia abajo, expresada en metros por segundo (m/s). Puede ser positiva (arriba) o negativa (abajo).
  • Coeficiente estático de rozamiento (µe) lógicamente sin unidades. Siempre debe ser superior o igual al coeficiente dinámico de rozamiento (µd).
  • Coeficiente dinámico de rozamiento (µd) también sin unidades y más pequeño o al igual que el coeficiente estático de rozamiento (µe).
  • Masa (m) del objeto expresada en kilogramos (kg).
  • Ángulo (alfa) en grados (º) del plano inclinado respecto el suelo horitzonal.
  • Módulo de la fuerza (F) externa que podemos aplicar sobre el objeto en cualquier dirección. Expresada en Newtons (N).
  • Sentido (beta) de la fuerza externa que aplicamos expresada en grados (º) respecto el plano inclinado.

Estos valores los podemos entrar directamente en las cajas de texto. Algunos los podemos modificar con los elementos rojos del applet (flechas de desplazamiento del objeto y del suelo, flechas de los vectores velocidad y peso, flecha de la fuerza F).

       
   
   
Valores de salida

En cualquier instante de la animación podemos leer los siguientes valores en la barra de salida agrupados en dos bloques que podemos elegir con botones de opción a la derecha del applet.

Resultados cinemátic0s

  • Posición (x) del objeto a lo largo del plano inclinado expresada en metros (m).
  • Velocidad (v) del objeto expresada en metros por segundo (m/s). Si se mueve hacia arriba es positiva y si por el contrario se mueve hacia abajo será negativa.
  • Aceleración (a) expresada en m/s². Puede ser positiva, la velocidad aumenta, o negativa si la velocidad disminuye teniendo en cuenta la importancia de su signo.
  • Tiempo en segundos (s) transcurrido desde el inicio del movimiento.

Resultados de fuerzas

  • Componentes del peso (Px y Py) en la dirección (x) del movimiento y perpendicular (y) al plano inclinado. Expresadas en Newtons (N).
  • Componentes de la fuerza externa (Fx y Fy) también en la dirección del movimiento y perpendiculamente. Expresadas en Newtons (N).
  • Fuerza normal (N), en Newtons (N), que hace la superficie del plano inclinado sobre el objeto. Siempre será perpendicular al plano inclinado (dirección y).
  • Fuerza de rozamiento (Fe o Fd), en Newtons (N), puede ser dinámica mientras el objeto se desplaza o estática cuando el objeto queda parado (inicialmente, en la máxima altura, a media bajada o al final del plano inclinado)
  • Fuerza estática máxima (Femax) este valor siempre aparece para poder compararlo con los valores de la fricción. Sobre todo es importante para tener presente que no es lo mismo que la fuerza de rozamiento estática y que siempre Fe <= Femax.
   
Otros elementos de control                        

Con cuadros de validación podemos visualizar o esconder:

  • El vector velocidad.
  • El vector aceleración.
  • El vector peso y sus dos componentes.
  • El vector de la fuerza normal.
  • El vector de la fuerza de rozamiento.
  • El vector de la fuerza externa.

Además podemos optar también por:

  • Ajustar, con el movimiento del ratón, los valores de los diferentes parámetros a valores múltiplos de...
  • Visualizar la trayectoria del objeto hasta que se pare. En la trayectoria verde quedan señaladas las posiciones del objeto a cada segundo.

La escala del plano inclinado la podemos variar con los iconos de la parte inferior derecha del applet (lupa menos, A y lupa más). Si clicamos sobre la A la escala se calcula de modo automático para intentar que el movimiento del objeto se visualice lo mejor posible dentro de la pantalla.

En el applet disponemos de un desplegable con configuraciones predeterminadas que nos facilitan la visualización de las principales o más importantes situaciones con las que nos podemos encontrar para experimentar y/o resolver ejercicios.

     
 
 
Veremos...                
  • El movimiento del objeto hasta que se para (en la posición cero o al máximo de la escala con la que trabajamos).
  • Los vectores velocidad (azul) y aceleración (verde), dibujados proporcionalmente a su valor.
  • Los vectores (negros) que representan el peso del objeto y sus componentes (dirección del movimiento y perpendicular).
  • El vector (naranja) correspondiente a la fuerza normal (que hace la superfície sobre el objeto).
  • El vector (gris) representando la fuerza de rozamiento.
  • Los vectores (azul eléctrico) que representan la fuerza externa y sus componentes.
  • La trayectoria del objeto con su posición en cada uno de los segundos transcurridos.