Tutoriales de Interactive Physics

1. Introducción al programa de simulación  

2. Conservación de energía de un resorte  

3. MRUA  

4. MCU con dos poleas

5. MCU

Proyecto para el tercer trimestre

En WM diseñar y enviar por el método habitual:

1.
Un archivo que permita simular los cuatro casos del mecanismo denominado cuatrilátero articulado. 

Incorpora además las velocidades  de las uniones de los eslabones a-b, b-c y el punto medio del eslabón b.
Tendrás que tener en cuenta la ley de Grasoff.
 

2.
Un mecanismo biela manivela en el que observemos además del mecanismo en movimiento, las velocidades de los puntos

• A
• Punto medio de OA
• Punto medio de AB
• B

I Concurso de diseño de puentes con K ´ Nex

Este concurso está organizado por la ETSI Caminos, Canales y Puertos (UCLM). Las bases principales del concurso son:

Objetivos específicos del concurso

1.     Descubrir los fundamentos estructurales de las estructuras en general y los puentes en particular.

2.     Introducir a los alumnos de Bachillerato y 4º de ESO en el apasionante mundo de la Ingeniería Civil y el diseño de puentes.

3.     Fomentar el trabajo en equipo.

4.     Entrenar la comunicación oral y escrita de los participantes exponiendo sus trabajos en el ámbito universitario.

Formulación del problema a resolver

Se ha de construir una pasarela a escala reducida que tenga un vano principal lo más largo, con el menor número de piezas y que aguante el mayor peso posible. 

IMPORTANTE: Los objetivos de calidad del puente son:

1. Menor coste posible (menor nº de piezas).
2. Lo más resistente posible (aguante las mayores cargas verticales puntuales sin deformarse).
3. Estructuralmente estable, es decir que soporte pequeñas deformaciones.
4. Estéticamente hermoso.

Los modelos trabajan a escala 1:50 y la longitud máxima del vano a conseguir es de 1,80 m. Pueden usarse SÓLO los elementos del kit de K`nex, incluidos clavos, tornillos, tensores e hilos.

Para recordar los principios básicos de construcción de puentes estudia la clase teórica que fue impartida por uno de los profesores organizadores:

Recuerda los NOMBRES de los elementos de construcción un puente:: tablero, estribo, tirante, pila, pilote, vano, muerto, dovelas, celosías..
. Los tipos de puentes son: arco, colgantes, atirantados, reticulados, ...
. Para hacerse una idea de cómo trabajan las fuerzas en un puente, visita esta animación.

Requisitos para participar

Este concurso está destinado a alumnos de Bachillerato y 4º de ESO. Los equipos estarán constituidos por un mínimo de dos alumnos y un máximo de cuatro. Además para entrar en la competición cada equipo deberá estar acompañado por un profesor del instituto o un padre/madre/tutor/familiar de algún integrante del mismo, cuya misión será guiar a los alumnos durante la competición. El tutor que no será contado como integrante del equipo y podrá tutelar a más de un equipo.

A cada equipo se le pedirá que firme un formulario donde se responsabilizan de un correcto uso del material así como su correspondiente devolución en tiempo y forma.

Funcionamiento del concurso

El concurso está dividido en cuatro fases:

1.     Fase 1: Descubrir los fundamentos estructurales de los puentes. Se trata de una clase teórico práctica que se celebrará bien en la Escuela de Caminos o bien en algún instituto cercano. Esta sesión tiene como objetivo facilitar o fomentar la comprensión de los fundamentos estructurales básicos que rigen el comportamiento de algunas tipologías de puentes y los materiales que forman parte de los mismos. Para ello, la sesión teórica irá acompañada de ejemplos prácticos utilizando maquetas.

2.     Fase 2: Diseño de la pasarela. La E.T.S.I. de Caminos, Canales y Puertos, cederá durante 30 días (con fecha a concretar entre el equipo y la dirección del concurso) un set completo del sistema de construcción “K’nex Real bridge building set” con las piezas suficientes para construir el puente.

3.     Fase 3: Semifinales: Evaluación de los puentes participantes. Transcurridos los 30 días dispuestos en la Fase 2, el puente diseñado por cada equipo, competirá en la Escuela de Caminos de Ciudad Real (o en un lugar a convenir) por un puesto en la Fase final según las reglas expuestas en el punto 2.3. Todos los integrantes de los equipos recibirán un diploma que acredite su participación en el concurso.

4.     Fase 4: Final: Evaluación de los mejores puentes. Finalmente los integrantes de los equipos de los mejores puentes, volverán a construir su puente en la E.T.S.I de Caminos, Canales y Puertos de Ciudad Real, donde serán evaluados por un tribunal especializado según los criterios expuestos en el punto 0. El premio al equipo ganador será una Tablet Android o similar. Finalmente los puentes finalistas serán expuestos en la Escuela y/o en la biblioteca pública de Ciudad Real durante el mes de junio.

• Todos los detalles de las bases del concurso las puedes encontrar en esta carpeta.
• Recuerda usar nuestro programa de diseño de puentes (2D) para simular la estructura. Unas pistas que te ayudarán en su uso las puedes encntrar aquí. Versiones más avanzadas de este sofware gratuito las puedes descargar aqui.

Recuerda las causas de inestabilidad:

Para finalizar, un esquema de los efectos (deformaciones) que las cargas pueden ocasionar sobre los sólidos:

Ajuste de puntos experimentales a una recta de mínimos cuadrados

• Teoría (este vídeo está muy bien)
• Aplicación HTML
• Con excel y con Openoffice
• Si además queremos conocer el valor del error en la pendiente y en la ordenada del origen, basta con seguir las instrucciones de este vídeo que explica cómo hacerlo con excel y openoffice:

Proyectos para WM

EJERCICIOS
1. Articulaciones
2. Problemas de dinámica:

• Plano inclinado con esfera
• Plano inclinado con bloque: conservación Em 
• Interacción entre dos bloques sometidos a una fuerza externa.

3. Ruedas dentadas acopladas  
4. Dinámica de rotación: polea con masa sobre la que actúa un momento.


PROYECTO 1 (GUIADO)
Análisis dinámico de un mecanismo:


DATOS DE LA COSNTRUCCIÓN DEL MECANISMO:
1. View/Workspace/ activar Rules, Grids y XY axes. La gravedad dejarla como está.
2. Datos de las barras (todas las situaremos horizontales y cerca del (0,0):

• Barra 1: h=0.02m   w=0.25 m Extremo izquierdo con"point element" situado en (0,0). De este modo no se podrá trasladar, y sólo podrá girar. Le ajustaremos al extremo izquierdo un motor. Su extremo derecho finalmente se acoplará con la barra 2.
• Barra 2: h=0.02m   w=0.8 m Situada a y= +0.15m con el extremo derecho a 0.3m del eje Y, y el izquierdo a -0.5m del eje Y. En el punto de corte con el eje Y situaremos un "point element" para que pueda girar sin trasladarse.
• Barra 3: h=0.02m   w=0.9 m Su extremo izquierdo se centrará en el punto (0, -0.4) y en él situaremos un "point element" para que pueda girar respecto a este punto.  Su extremo derecho se acoplará posteriormente con la barra 2.

3. Condiciones:  La heramienta trabaja los ángulo en radianes, por lo que hemos de realizar la conversión: ángulo(º) +pi/180= ángulo (rad).  Los ángulos de desplazamiento respecto del eje X en el sentido habitual (antihorario) serán:

• Barra 1: ángulo de 150º = 2.61799 rad
• Barra 2: ángulo de 6.5868º = 0.114961
• Barra 3: ángulo de 62.9808º = 1.0992223

4. Correderas. Las barras 2 y 3 tienen correderas a lo largo de su longitud, por lo que seleccionaremos un punto intermedio del ancho y haremos pasar una corredera por las barras 2 y 3. Recuerda qua la barra 1 sólo gira por acción del motor que lleva acoplada.

5. Cajas que harán de enganche a la corredera

1. Caja de la barra 2: h= 0.04m  w= 0.1  ángulo de 6.5868º = 0.114961. La situaremos justo en el punto de enganche de las barras 1 y 2.
2. Caja de la barra 3: h= 0.04m  w= 0.1  ángulo de 62.9808º = 1.0992223. La situaremos justo en el punto de enganche de las barras 2 y 3.

6. Pruba tu modelo y genera las gráficas de x-t, y-t, vx-t, vy-t para cada extremo de cada barra. Señala los extremos libre para observar su trayectoria.


PROYECTO 2 (SIN GUíA)
Modelo de catapulta: En principio está pensado para Interactive Phisics que tiene un entorno sismilar a Working Model 2004



y la versión de máximos....es esta.

 PROYECTO 3 (SIN GUíA)
Modela este problema y calcula los valores indicados. Puedes calcular la altura inicial de m1 y suponer un plano inclinado habitual (Tendrás que redondear el final para que no rebote, y considerar que no hay rozamiento).

Dato que falta: d= 1m

Enunciado:
La masa m1 desliza sin rozamiento a lo largo del camino ABCDE. 
1. ¿Qué velocidad tendrá en el punto E? (3,5608 m/s)

Dicha masa parte sin velocidad inicial del punto A y al llegar al punto E choca contra la masa m2, quedando enpotrada en ella (choque inelástico)
2.  ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras el choque?(1,7804 m/s)

La masa m1+m2 puede deslizar  sobre una superficie con rozamiento, y después de recorrer la distancia l=1 m, choca elásticamente con la masa m3. 

3. ¿Qué velocidad tendrá el conjunto m1+m2 tras recorrer la distancia l=1m?
(1,473 m/s)
4. Tras el choque elástico con m3, ¿qué velocidades tendrán la masa m3 y el conjunto m1+m2?
(m3: v3=v12 tras el choque = 1,473 m/s; m1+m2=0)

Dicha masa m3, está unida a una pared vertical mediante un muelle de masa despreciable y constante elástica k. La masa m3 puede deslizar con rozamiento.

5. ¿Cuál será la máxima compresión x sufrida por el muelle?
(1,05 m)

La fuerza recuperadora del muelle hace retroceder el bloque m3  hasta volver a chocar con el bloque m1+m2.

6. ¿Qué velocidad tendrá la masa m3 cuando cuelva a chocar contra m1+m2?
(0,264 m/s)
7. ¿Qué velocidades tendrán m3 y m1+m2 tras el choque?(m3: v=0 (reposo) y m1+m2: v=0,264 m/s)

El conjunto m1+m2 tras el segundo choque contra m3, ahora se mueve hacia la izquierda y recorre cierta distancia hasta que se detiene debido al rozamiento.

8. ¿Qué distancia recorre m1+m2 hasta ¿Dónde queda m1+m2 cuando se detiene?
(0,069 m)
9. ¿A qué distancia quedan m1+m2 de m3?
(m3 está en la posición inicial y m1+m2 a 69 cm de m3)