Presentación proyecto fisica

PRESENTAción

MOvimiento circular uniforme y movimiento ondulatorio

Proyecto Fisica 1102Integrantes: Nicol Quintero Manuela Bedoya Ronald BarahonaThomas Rubio

¿Procedimiento de ElaboraciónConstrucción de la Base y Eje Central Recorta un círculo grande de madera contrachapada para la base. Fija el tubo de PVC o metal en el centro de la base, asegurándolo con tornillos y pegamento. Instala el motor en la base y conéctalo al eje central mediante una polea y correa. Fabricación y Montaje de los Asientos Corta pequeños asientos y sujétalos a las cadenas o cuerdas. Une las cadenas al extremo superior del eje central en ángulos iguales para asegurar uniformidad. Instalación del Sistema de Giro Conecta el motor al controlador de velocidad. Coloca un interruptor para encender y apagar el motor. Ajusta el controlador para regular la velocidad de giro. Pruebas y Ajustes Realiza pruebas para asegurarte de que el movimiento es uniforme. Ajusta la tensión de las cadenas si es necesario para evitar oscilaciones incontroladas. Decoración y Presentación Pinta la base, el eje y los asientos para un acabado visual atractivo. Añade detalles decorativos para emular una atracción real. Consideraciones Finales Seguridad: Asegúrate de que todas las partes estén bien fijadas. Simulación Física: Si es posible, usa un software para simular el comportamiento del modelo antes de la construcción. Escalabilidad: Mantén las proporciones adecuadas para que el movimiento simule de manera realista la física de la atracción a gran escala. Este proyecto te permitirá crear un modelo a escala que demuestra los principios físicos detrás de un columpio giratorio funcional.

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Proyecto a Escala Funcional de Columpios Giratorios Materiales Necesarios Base y Estructura Madera contrachapada o plástico resistente (para la base) Tubo de PVC o metal (para el eje central) Tornillos y pegamento resistente Asientos Mini asientos (pueden ser de plástico o madera pequeña) Cadenas o cuerdas delgadas Motor y Sistema de Giro Motor eléctrico pequeño (DC) Batería o fuente de alimentación Polea y correa (para transmitir movimiento) Elementos de Control Interruptor de encendido/apagado Controlador de velocidad (potenciómetro) Pintura y Decoración Pintura acrílica para decoración Pegatinas o adornos

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¿Conceptos y Definiciones Clave para la PresentaciónMovimiento Circular Uniforme (MCU) Definición: Movimiento en una trayectoria circular a velocidad constante. Velocidad Angular (w): Relación entre el ángulo recorrido y el tiempo. Aceleración Centripeta (ac): Aceleración dirigida hacia el centro del círculo. Fuerza Centripeta (Fc): Fuerza que mantiene al objeto en su trayectoria circular. Movimiento Ondulatorio Definición: Movimiento de oscilación que repite un ciclo de manera periódica. Movimiento Armónico Simple (MAS): Oscilaciones alrededor de un punto de equilibrio. Factores Físicos Importantes Tensión en las Cadenas: Fuerza que soporta el peso y el movimiento circular. Gravedad (g): Fuerza que actúa hacia abajo, responsable de la restauración en oscilaciones. Inercia: Tendencia del cuerpo a mantener su estado de movimiento. Interacción de los Movimientos Superposición: Cómo el MCU y el MAS se combinan en el movimiento del columpio. Fuerza G: Experiencia del pasajero al sentir una fuerza mayor debido a la combinación de aceleración centrípeta y gravedad. Procesos en Relación Diseño de la Atracción: Uso de principios físicos para asegurar un funcionamiento seguro. Ajuste de la Velocidad: Importancia de controlar la velocidad angular para la seguridad y la experiencia.

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Beneficio de la Física en el DiseñoSeguridad y Estabilidad: Los cálculos de fuerzas y tensiones permiten un diseño robusto que evita accidentes. Experiencia del Usuario: Optimización del diseño para maximizar la emoción sin comprometer la seguridad. Cómo Está Presente la Física La física está en el corazón del diseño y operación de la atracción. Desde el cálculo de la fuerza centrípeta hasta el análisis de las oscilaciones, cada aspecto de la atracción depende de la comprensión y aplicación de principios físicos. Adicionales Consideraciones Simulación: Uso de software de simulación para prever el comportamiento del modelo. Aplicación Práctica: Importancia de trasladar estos conceptos a un diseño a escala que permita la demostración de estos principios en acción.

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¿Sabías que... Un dato interesante es que en los columpios giratorios, los pasajeros experimentan una sensación de mayor "peso" en los puntos más bajos del giro debido a la combinación de la fuerza centrípeta y la gravedad. Esta sensación de aumento en la fuerza se denomina "fuerza G" (fuerza gravitacional), y en algunos columpios giratorios rápidos, los pasajeros pueden experimentar hasta 2 o 3 veces la fuerza de la gravedad normal, lo que incrementa la emoción y la percepción de velocidad durante el paseo.

Resumen

Los columpios giratorios son una atracción común en parques de diversiones, donde los asientos están suspendidos de cables o cadenas y giran en torno a un eje central. Esta atracción combina diferentes tipos de movimientos, principalmente el movimiento circular uniforme y ciertos aspectos del movimiento ondulatorio.

¿Como funciona...Funcionamiento de la Atracción de Columpios Giratorios y Procesos Físicos Involucrados 1. Descripción de la Atracción La atracción de columpios giratorios, también conocida como sillas voladoras o wave swinger, es una estructura que suspende varios asientos mediante cadenas o cables. Estos asientos giran alrededor de un eje central, creando una experiencia dinámica donde los pasajeros son levantados del suelo y experimentan un movimiento circular a gran velocidad.

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¿Como funciona... 2. Movimiento Circular Uniforme (MCU) El principal tipo de movimiento en esta atracción es el movimiento circular uniforme. Definición: El MCU ocurre cuando un objeto se mueve en una trayectoria circular a una velocidad constante. En este caso, los columpios giran alrededor del eje central a una velocidad angular constante. Velocidad Angular (w): La velocidad angular es crucial en esta atracción, ya que determina la rapidez con la que los columpios giran. Se mide en radianes por segundo (rad/s) y se relaciona directamente con la velocidad tangencial (v) de los asientos mediante la ecuación: v=W⋅r donde R es el radio del círculo descrito por los columpios. Aceleración Centripeta (Ac): Para que los columpios sigan una trayectoria circular, necesitan una fuerza que los empuje constantemente hacia el centro de la rotación. Esta fuerza provoca una aceleración centrípeta, calculada como: ac​= v2=W2⋅r r esta aceleración es responsable de mantener a los columpios en su trayectoria circular y es esencial para el funcionamiento seguro de la atracción. Fuerza Centripeta (Fc​): La fuerza centrípeta es proporcionada por la tensión en las cadenas o cables que sujetan los asientos. Se calcula como: Fc=m⋅ac=m⋅w2⋅r donde m es la masa del pasajero y el asiento. Esta fuerza es esencial para evitar que los columpios se desvíen de su trayectoria circular.

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¿Como funciona... 3. Movimiento Ondulatorio Aparte del movimiento circular, los columpios pueden experimentar pequeñas oscilaciones mientras giran, lo que introduce un componente de movimiento ondulatorio. Oscilaciones: A medida que los columpios giran, pueden moverse ligeramente hacia adelante y hacia atrás debido a perturbaciones o cambios en la tensión de las cadenas. Este tipo de movimiento es similar a un movimiento armónico simple y es restaurado por la gravedad. Movimiento Armónico Simple (MAS): Si un columpio es desplazado de su posición de equilibrio, la gravedad actuará para restaurarlo a esa posición, creando una oscilación. La frecuencia de estas oscilaciones depende de la longitud de la cadena y la aceleración debida a la gravedad. donde: g es la aceleración debida a la gravedad y L es la longitud de la cadena. Superposición con MCU: Estas oscilaciones pueden superponerse al MCU, creando un movimiento más complejo que, aunque no interfiere con el giro principal, añade una dimensión adicional a la experiencia del pasajero. ​ ​

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¿Como funciona... 4. Factores Físicos Clave Varios factores físicos juegan un papel crucial en el funcionamiento de la atracción y en la experiencia del usuario: Tensión en las Cadenas/Cables: La tensión no solo debe soportar el peso del pasajero y el asiento, sino también la fuerza adicional resultante del movimiento circular y las oscilaciones. La tensión máxima se experimenta cuando el columpio se encuentra en la parte más baja de su oscilación, donde la gravedad y la fuerza centrípeta actúan juntas. Gravedad (g): La gravedad influye en la tensión de las cadenas y en las oscilaciones. Además, contribuye a la fuerza centrípeta al mantener al columpio y al pasajero en la trayectoria circular. Inercia: La inercia del pasajero es la tendencia a mantener un movimiento rectilíneo uniforme, lo que, en el contexto del MCU, se contrarresta con la fuerza centrípeta. Es por esta inercia que los pasajeros sienten una fuerza que los empuja hacia afuera (fuerza centrífuga aparente) mientras giran. Fuerza G: A medida que los columpios giran más rápido, los pasajeros sienten una mayor fuerza G, que es la combinación de la aceleración gravitacional y la aceleración centrípeta. Esta fuerza es la responsable de la sensación de "peso" adicional durante el giro. ​

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¿Como funciona... 5. Explicación Detallada del Funcionamiento Inicio del Movimiento: La atracción comienza a girar, incrementando gradualmente la velocidad angular. A medida que esto ocurre, los columpios son empujados hacia afuera debido a la inercia, y las cadenas se inclinan hacia un ángulo con respecto al eje vertical. Alcanzando Velocidad Constante: Una vez que se alcanza la velocidad angular deseada, los columpios continúan girando a una altura constante, con la tensión en las cadenas equilibrando la fuerza centrípeta y el peso del pasajero. Oscilaciones Durante el Giro: Si el columpio es perturbado (por ejemplo, por un movimiento brusco del pasajero), puede comenzar a oscilar en su punto de equilibrio. Estas oscilaciones ocurren simultáneamente con el MCU, creando un patrón de movimiento combinado. Frenado y Descenso: Al final del ciclo de la atracción, la velocidad angular disminuye gradualmente. A medida que esto sucede, la tensión en las cadenas disminuye, y los columpios descienden suavemente hasta que vuelven a su posición de reposo.

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¿Como funciona... 6. Aplicación Práctica y Seguridad Diseño Seguro: Entender los principios físicos detrás de esta atracción es crucial para su diseño y operación segura. La estructura debe ser capaz de soportar las fuerzas centrípetas y las oscilaciones sin comprometer la seguridad. Cálculos Clave: Los ingenieros deben calcular cuidadosamente la tensión máxima que experimentarán las cadenas, la velocidad angular segura, y los efectos combinados de las fuerzas sobre los pasajeros. Experiencia del Usuario: La comprensión de cómo las fuerzas afectan la sensación de los pasajeros permite a los diseñadores crear experiencias emocionantes pero seguras. La manipulación de la velocidad angular y la longitud de las cadenas puede ajustar la intensidad del paseo.

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¿Como funciona... 7. Resumen La atracción de columpios giratorios es un ejemplo fascinante de cómo se aplican varios conceptos físicos, como el movimiento circular uniforme, el movimiento armónico simple y las fuerzas centrípetas y gravitacionales, para crear una experiencia dinámica y segura. La combinación de estos elementos físicos no solo garantiza la seguridad de la atracción, sino que también contribuye a la emoción y disfrute de los pasajeros.

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Libros de Física General: Serway, R. A., & Jewett, J. W. (2014). Physics for Scientists and Engineers. Cengage Learning. Tipler, P. A., & Mosca, G. (2007). Physics for Scientists and Engineers. W. H. Freeman and Company. Recursos Educativos en Línea: Khan Academy. Uniform Circular Motion. Disponible en Khan Academy. HyperPhysics, Georgia State University. Centripetal Force and Acceleration. Disponible en HyperPhysics. Simulaciones y Software de Diseño: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder. Disponible en PhET. Artículos y Revistas Académicas: Journal of Applied Physics. Design Considerations for Amusement Park Rides. Physics Today. The Physics of Amusement Park Rides. Estas fuentes fueron seleccionadas para garantizar una comprensión precisa y completa de los conceptos físicos involucrados en la atracción, así como para apoyar la creación de un modelo a escala funcional.

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La interactividad y la animación pueden ser tus mejores aliadas a la hora de crear tablas, infografías o gráficos que ayuden a dar contexto a la información y simplificar los datos para traducirlos ante tu público. Somos seres visuales y nos resulta más sencillo 'leer' imágenes, que leer untexto escrito.

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