Responde las preguntas de análisis sobre el experimento del autito que baja por una rampa.
¿En qué caso la distancia recorrida por el autito fue mayor?
- El autito gana velocidad mientras baja la rampa: su energía potencial gravitatoria se transforma en energía cinética.
- Cuanto más alta (o más inclinada) está la rampa, mayor es la altura desde la que parte el autito.
- Al partir de más arriba, el autito alcanza más velocidad al llegar al piso y, por lo tanto, avanza más lejos.
La distancia fue mayor cuando la rampa estaba más alta o más inclinada, porque el autito partió desde una mayor altura y llegó con más velocidad al suelo.
¿Por qué hay diferencias en las distancias alcanzadas?
- La fuerza que acelera el autito es la componente del peso paralela a la rampa: F = m \cdot g \cdot \sin\theta, donde \theta es el ángulo de inclinación.
- Si cambia la altura o el ángulo de la rampa, cambia el valor de esa fuerza y cambia la aceleración: a = g \cdot \sin\theta.
- Además, la rugosidad de la superficie produce una fuerza de roce distinta que frena más o menos al autito.
Porque la fuerza que impulsa al autito depende de la inclinación o altura de la rampa, y porque el roce con la superficie no es igual en todos los casos.
¿Qué fuerzas actúan en el autito? Dibujen y expliquen.
- Peso (P = m \cdot g): fuerza con que la Tierra atrae al autito; apunta siempre hacia abajo.
- Normal: fuerza perpendicular que ejerce la superficie; sostiene al autito y equilibra al peso.
- Empuje o fuerza aplicada: la que hace avanzar al autito por la rampa o por el piso.
- Roce (fricción): fuerza que se opone al movimiento y aparece en el contacto entre las ruedas y la superficie.
Actúan el peso (hacia abajo), la normal (perpendicular a la superficie), el empuje (hacia adelante) y el roce (en contra del movimiento).
De las fuerzas mencionadas, ¿cuál se opone al movimiento del autito?
- El roce actúa en dirección contraria al desplazamiento del autito.
- Su efecto es frenar el movimiento y reducir la distancia que alcanza.
- Se calcula como F_{roce} = \mu \cdot N, donde \mu es el coeficiente de roce y N la fuerza normal.
La fuerza de roce (fricción), porque actúa en sentido contrario al movimiento y lo frena.
A partir de los resultados obtenidos, ¿cómo podría la niña conseguir ganar la carrera?
- Aumentar la altura o la inclinación de la rampa para que el autito parta con más energía.
- Elegir una superficie más lisa para reducir el roce.
- Usar un autito con ruedas que giren mejor (menos fricción) o aligerar su masa.
Subiendo más la rampa, usando una pista más lisa o un autito con ruedas que giren con poco roce, para que pierda menos velocidad.
