Informe de La Construcción de La Maqueta

Universidad Nacional de Chimborazo MAESTRIA EN EDUCACIÓN DEL APRENDIZAJE DE LA FÍSICA MODULO DE APARATOS DE LABORATORIO DE FÍSICA

INFORME DE LA CONSTRUCCIÓN DE LA MAQUETA DE CINEMÁTICA EN COORDENADAS CILÍNDRICAS DATOS INFORMATIVOS: Docente: Octavio Arias Curso: Módulo de Aparatos de Laboratorio de Física

Fecha: 01/03/2014

1. Tema Construcción del aparato de física para el movimiento de una partícula en coordenadas cilíndricas.

2. Objetivos Objetivo General Construir una maqueta para la simulación de una partícula en coordenadas cilíndricas, con materiales reciclados.

Objetivos Específicos 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Realizar el tratamiento de limpieza de los materiales reciclados. Medir las distancias requeridas, utilizando los planos de construcción. Perforar el soporte, para la ubicación de los nervios a una distancia de acuerdo a la curva del espiral. Sujetar la guía tipo espiral en la maqueta, a una distancia de 20 cm del eje del soporte. Verificar las distancias de la maqueta, para el control de la calidad del producto. Pintar la maqueta, para mejorar la presentación.

3. Tratamiento de limpieza a. Tubo PVC Se recicla un tubo PVC de diámetro de 11 cm, y un espesor de 3 mm sobrante de una construcción de un desagüe. Para la limpieza del PVC se emplea agua hervida un paño para realizar la limpieza del mismo y jabón de platos para extraer las impurezas debido al polvo y grasa.

b. Marcadores (Polystyrene) Se recicla marcadores de tiza liquida, no requieren tanta limpieza por lo que se utiliza un paño para limpiarlos del polvo que contiene

c. Caja de cartón Se recicla una caja de cartón de unos patines que se ajustan a la medida solicitada de 24,1 cm de radio máximo, la caja se encuentra en buen estado y solo se le retira el polvo debido a que se encontraba a la intemperie con un paño.

d. Tabla Se recicla una tabla de una repisa que existía en la casa, se limpia con un paño para eliminar las impurezas debido a que se encontraba guardado.

4. Medición de la maqueta. Para la realización de la medición en la columna realizamos los siguientes pasos: a.

Realizar la medición de la columna y cortamos a una distancia de 85 cm de largo, se utiliza un marcador y sierra para el corte.

b.

Dividir el diámetro del tubo PVC en 12 partes iguales utilizamos una regla de madera para realizar el trazo a lo largo del tubo.

c.

Trazar la distancia de la posición z desde la base, de acuerdo a la tabla de valores para señalar donde se perforara.

ANGULO  POSICIÓN Z 0 20,00 30 23,33 60 26,67 90 30,00 120 33,33 150 36,67 180 40,00 210 43,33 240 46,67 270 50,00 300 53,33 330 56,67 360 60,00 390 63,33 420 66,67 450 70,00 480 73,33 510 76,67 540

80,00

Para la realización de la medición en la guía realizamos los siguientes pasos: a.

Trazar una circunferencia de 24,1 cm; 22,1 cm; 20 cm; 17,9 cm; 15,9 cm que son el diámetro exterior, diámetro de dobles, el diámetro medio, diámetro de dobles y el diámetro interior respectivamente utilizando un lápiz y una cuerda debido a que es un diámetro muy grande.

b. c.

Recortar las circunferencias interior y exterior utilizando una tijera y gillette. Realizar los dobles del cartón utilizando como referencia las líneas de dobles trazadas, recortando cada 10 cm aproximadamente los bordes para que se doblen.

Para la realización de la medición del soporte realizamos los siguientes pasos: a. b. c. d.

Trazar a una las distancias para recortar la triplex utilizando un serrucho 40 cm x 42 cm. Utilizar una regla para ubicar el centro de la tabla. Medir una distancia de 5,5 cm desde el centro en 4 puntos. Trazar una circunferencia utilizando el mismo tubo PVC como referencia.

5. Construcción de la maqueta. Una vez realizado la medición de la maqueta se procede a realizar la construcción de la maqueta de acuerdo a los siguientes pasos: a.

Cortar el tubo PVC, utilizando una sierra a una longitud de 85 cm.

b.

Perforar en las distancias señaladas con un taladro y una broca para un orificio de diámetro 15 mm, pero la broca más cercana fue de 12 mm, por lo que se utiliza una lima redonda para llegar a la medida, porque se requiere que entre bajo presión.

c.

Recortar el cartón de acuerdo a los diámetros marcados.

d.

Recortar la triplex utilizando un serrucho.

e.

Ranurar el diámetro utilizando un formón, para realizar un destaje de 3 mm para alojar el tubo PVC.

f.

Ensamblar los elementos de la maqueta para el movimiento de una partícula en coordenadas cilíndricas.

g.

Verificar las distancias en la maqueta para el movimiento de una partícula en coordenadas cilíndricas.

h.

Utilizar la pelota de ping pong para la comprobación del movimiento.

i.

Pintar la maqueta para el movimiento de una partícula en coordenadas cilíndricas.

6. Maqueta terminada GUÍA

SOPORTE

PELOTA DE PING PONG

SOSTEN

SOPORTE

La construcción se termina de la maqueta, y la pelota se desliza sobre la guía perfectamente, se ha utilizado simplemente materiales reciclados, y se le a construido para ser desarmable, y se la a pintado para mejorar su presentación.

7. Conclusiones 1. El tratamiento de limpieza de los materiales reciclados no resulta muy compleja, porque son materiales que se encuentra de polvo simplemente y se utiliza un trapo seco, húmedo o con agua hervida en todos los materiales.

2. Para la medición de las distancias requeridas, se basa en los planos de construcción que se presenta en el informe de

3. 4.

5.

6.

8.

diseño se ha utilizado el flexómetro como instrumento de medición, en el soporte se requiere realizar una división cada 30° para poder realizar el trazo a la distancia requerida desde la base, es importante utilizar una regla recta que en este caso es de madera. En los trazos de la guía se utiliza como compas un lápiz atado a una cuerda para simular en vez de un compás porque los diámetros resultan ser muy grandes; y en la tabla simplemente realizamos el trazo bajo la medida requerida con el flexómetro y una regla. En la perforación del soporte, para realizar los orificios de 15 mm se utiliza un taladro con diferentes brocas de una pequeña a una grande para alcanzar el diámetro, pero es demasiado grande por lo que se emplea una lima redonda para poder hacer el agujero con ajuste para los marcadores de acuerda a las distancias trazadas. Para fijar la guía tipo espiral en la maqueta, a una distancia de 20 cm del eje del soporte se emplea primero cinta adhesiva para irla colocando, a medida que se la monta es necesario realizar aberturas cada 30° debido a que es un espiral, se utiliza las tijeras y se va ajustando a medida que se ensambla; y por último para darle mayor firmeza se coloca un poco de silicona caliente para fijarla a la tapa del marcador. Se verifica las distancias de la maqueta, en lo relacionado con la base 40x42 cm y en el soporte que la guía cuente con la altura de 80 cm medidos desde la base; asi mismo el diámetro de separación de la guía respecto al eje del soporte; existe un error del 4% en relación a las medidas debido por que el cartón es un poco flexible y se deforma al momento de montarlo. En el acabo superficial se refuerza la guía con un poco de goma, agua y papel y finalmente se pinta la base de un color café y los sostenes y guía de color azul con pintura spray le da más rigidez a la guía para estabilizarla, el acabado mejora la presentación de la maqueta para la simulación de una partícula en coordenadas cilíndricas.

Recomendaciones 1. En el tratamiento de la limpieza de los materiales, es recomendable utilizar guantes para evitar tener contacto con 2.

3.

impurezas que pueden ser dañinas a la piel, y tener cuidado con el agua hervida al emplear. Para mejorar la precisión en las mediciones, es recomendable contar con instrumentos más precisos y además que abarquen las distancias de la maqueta ya que debido a este particular existen problemas en la medición, en la utilización del material en la construcción de la guía es ideal por su flexibilidad, pero así mismo tiene mucha deformación y es dificil ajustar a la medida requerida, se recomienda utilizar un material flexible pero puede ser un polímero, o ir reforzando el cartón corrugado de la caja de cartón. Es importante contar con un banco de trabajo porque se dificulta la perforación y provocando problemas en la medida de la perforación, como el agujero es grande se debe ir perforando con una broca pequeña e ir aumentando la broca proporcionalmente, sin embargo el material es muy accesible para la perforación.

4. Para la realización del ensamble, es importante ir verificando las medidas que se trazaron para disminuir el error de las 5. 6.

distancias, además se considere realizarlo desmontable para poderlo guardarlo en caso de requerirlo. Existe un 4% de error debido a los problemas señalados en los puntos anteriores, se recomienda ir verificando las distancias a medida que se va ensamblando para evitar dificultades al último y de esta manera reducir el margen de error. La pintura que se emplea debe secarse rápidamente debido al cartón corrugado que al mojarse se deforma y de esta manera más bien la da rigidez a la guía, en los demás elementos por ser polímeros no existe dificultades en el acabado superficial con la pintura.

9. Bibliografía Beer, Ferdinand & Johnston, Russell (2007) (en español). Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica . México: Mc GrawHill ISBN-13 978-970-10-6102