Práctico subida escalera

[crishchess]

Hola tengo algunas dudas con este práctico

1 Medir el tiempo promedio en segundos que demora un soldado entrenado (alumno) en subir la escala flexible partiendo desde la base de la escalera hasta sobrepasar la barra (Haga por lo menos 5 mediciones).

Las 5 mediciones son:

Medición 1	Medición 2	Medición 3	Medición 4	Medición 5
6,78 s	6,75 s	6,8 s	6,77 s	6,74 s

Por lo tanto el tiempo promedio es 6,77 segundos

2. Estime la velocidad promedio de subida de un soldado.

No se si esta bien $v_m = \displaystyle\frac{x_f-x_0}{t_f-t_0}= \displaystyle\frac{13,18-0}{6,77-0}= 1,95 m/s$ (Ocupe la altura que calcule en el apartado 4)

3. Medir el tiempo promedio en segundos que demora un soldado entrenado en caer libremente desde la parte superior de la barra

Medición 1	Medición 2	Medición 3	Medición 4	Medición 5
1,64 s	1,63 s	1,65 s	1,62 s	1,64 s

Por lo tanto el tiempo promedio es de 1,64 segundos

4. Calcular la altura en metros que predice un modelo simple de caída libre utilizando el tiempo calculado en la parte 3 y compárela con la medida efectuada de la escalera (desde su base hasta la barra superior) (figura adjunta).
Por la fórmula de posición:

$h = x_0 +v_0t + \displaystyle\frac{gt^2}{2}$

$h= \displaystyle\frac{9,8 \cdot 1,64^2}{2}$

$h=13,18 m$
e. Calcular la velocidad con que un soldado impacta a la superficie de la arena en m/s.

$a = \displaystyle\frac{v_f-v_0}{t_f-t_0}$

$9,8 = \displaystyle\frac{v_f - 0}{1,64-0} \Rightarrow{} v_f = 9,8 \cdot 1,64 = 16,072 m/s$

5. Realizando las hipótesis necesarias, calcular la fuerza de impacto promedio en Newton que recibe el cuerpo del soldado al caer sobre la arena.

He pensado y solo se me ocurre que en caida libre se ve afectado solo por la fuerza de gravedad (si no hay roce con el aire) y por lo tanto

Entonces la fuerza de impacto seria el producto de la aceleración ( $9,8 m/s^2$ ) por la masa

Pero de seguro no esta del todo bien



Un saludo

[Richard R Richard]

• de 1 a 3 lo veo bien.
• en 4 No podemos comparar la longitud de la escalera, pues no has pasado la medida. el resto esta bien.
• en 5 no es correcto, la hipótesis que debes hacer es que la arena no frena instantáneamente al soldado, esta se hundirá una distancia h, durante la cual actuara la fuerza de frenado(que por hipótesis la puedes suponer constante), El trabajo de la fuerza de frenado deberá ser igual a la energía cinetica y/o a la potencial perdida hasta el punto donde el soldado se detiene. No puedes decir que se frena apenas toca la arena porque estaría aplicando un impulso infinito o fuerza infinita en un único instante de tiempo, y la naturaleza actúa de otra forma. En caso de no poder usar energías recurre a la formula del desplazamiento en función de la aceleración e independiente del tiempo , la masa del soldado por la aceleración te dará la fuerza que buscas.

[crishchess]

• de 1 a 3 lo veo bien.
• en 4 No podemos comparar la longitud de la escalera, pues no has pasado la medida. el resto esta bien.
• en 5 no es correcto, la hipótesis que debes hacer es que la arena no frena instantáneamente al soldado, esta se hundirá una distancia h, durante la cual actuara la fuerza de frenado(que por hipótesis la puedes suponer constante), El trabajo de la fuerza de frenado deberá ser igual a la energía cinetica y/o a la potencial perdida hasta el punto donde el soldado se detiene. No puedes decir que se frena apenas toca la arena porque estaría aplicando un impulso infinito o fuerza infinita en un único instante de tiempo, y la naturaleza actúa de otra forma. En caso de no poder usar energías recurre a la formula del desplazamiento en función de la aceleración e independiente del tiempo , la masa del soldado por la aceleración te dará la fuerza que buscas.

Hola Richard gracias por responder

Para el punto 5
Si puedo usar energías
Por lo que entendi si el soldado pesa 80 kg

$W_{F_{frenado}}= \displaystyle\frac{1}{2} mv^2 = \displaystyle\frac{1}{2} \cdot 80 [kg] \cdot 16,072^2 = 10332,36 J$

$F_{frenado} \cdot \triangle x = 10332,36$


$F_{frenado} = \displaystyle\frac{10332,36}{\triangle x}$

Pero no tengo el desplazamiento $\triangle x$

Para el punto 4
La longitud de la escalera serían 5 metros según la figura que olvide adjuntar. Y observando los datos estan bastante erróneos un porcentaje de error muy alto pero son los datos que tengo. Ya que experimentalmente mide 13,18 metros

Un saludo

[Richard R Richard]

Para el punto 5
Si puedo usar energías
Por lo que entendi si el soldado pesa 80 kg

$W_{F_{frenado}}= \displaystyle\frac{1}{2} mv^2 = \displaystyle\frac{1}{2} \cdot 80 [kg] \cdot 16,072^2 = 10332,36 J$

$F_{frenado} \cdot \triangle x = 10332,36$


$F_{frenado} = \displaystyle\frac{10332,36}{\triangle x}$

Correcto , ten en cuenta que, al manejar un cronometro, se cometen errores porque lo reflejos humanos no son tan rapidos, decontar 1 o 2 decimas de segundo debido al error de metodo , es una buena corrección.

Pero no tengo el desplazamiento $\triangle x$

es que eso es lo que te piden que plantees en tu hipótesis, debes asignar un valor a cuanto se entierra un soldado en la arena, por ejemplo o lo inventas o ve a una plaza, has una superficie plana sobre la arena , y salta sobre ella y mide cuanto te entierras, para dar un dato real, de 5 a 10 cm me parece muy lógico.

Para el punto 4
La longitud de la escalera serían 5 metros según la figura que olvide adjuntar. Y observando los datos están bastante erróneos un porcentaje de error muy alto pero son los datos que tengo. Ya que experimentalmente mide 13,18 metros

Un saludo

te reitero trata de identificar donde están los errores de método, si tu inicias el cronometro y luego el soldado salta, y detienes de nuevo el cronometro cuando ves que toca el piso, tienes casi medio segundo de Delay entre todas las acciones que haces para tomar una sola lectura,

tiempo entre apretar y avisar
tiempo de viaje del sonido,
tiempo entre escuchar y saltar,
tiempo entre tocar piso y apretar el cronometro,

esos son errores que alargan tu medición por eso parece que la escalera fuera mas alta... En tu hipótesis resta entre 1 y dos decimas por cada acción refleja, verás como todo empieza a cuadrar.

[crishchess]

Correcto , ten en cuenta que, al manejar un cronometro, se cometen errores porque lo reflejos humanos no son tan rapidos, decontar 1 o 2 decimas de segundo debido al error de metodo , es una buena corrección.




es que eso es lo que te piden que plantees en tu hipótesis, debes asignar un valor a cuanto se entierra un soldado en la arena, por ejemplo o lo inventas o ve a una plaza, has una superficie plana sobre la arena , y salta sobre ella y mide cuanto te entierras, para dar un dato real, de 5 a 10 cm me parece muy lógico.


te reitero trata de identificar donde están los errores de método, si tu inicias el cronometro y luego el soldado salta, y detienes de nuevo el cronometro cuando ves que toca el piso, tienes casi medio segundo de Delay entre todas las acciones que haces para tomar una sola lectura,

tiempo entre apretar y avisar
tiempo de viaje del sonido,
tiempo entre escuchar y saltar,
tiempo entre tocar piso y apretar el cronometro,

esos son errores que alargan tu medición por eso parece que la escalera fuera mas alta... En tu hipótesis resta entre 1 y dos decimas por cada acción refleja, verás como todo empieza a cuadrar.

Otra duda

Una vez que calcule la fuerza de frenado.

La fuerza de impacto promedio (que es lo que me piden) será igual a la fuerza de frenado?

Saludos

[Richard R Richard]

La fuerza de impacto promedio (que es lo que me piden) será igual a la fuerza de frenado?

Justamente al considerar la fuerza constante,su valor es igual a la fuerza promedio, por lo que la fuerza de frenado será entonces la fuyerza de impacto que buscas.