CINEMATICA Y DINAMICA CON
SEGUIMIENTO POR ULTRASONIDOS
J. Flores, A. Adán, J. Sanz, C. Villarrubia, M. Ortega, J.P. Rozas,
E. Dominguez, I. Sánchez, J. Bravo, F. Ruiz
Escuela Universitaria de Informática, Universidad de Castilla-la-Mancha
España







Introducción

Para el seguimiento y estudio del movimiento en experiencias didácticas de cinemática y dinámica se han empleado muy diversos métodos que actualmente, con la introducción del ordenador en el laboratorio docente, han llegado a permitir el seguimiento de los móviles en tres dimensiones, tomando decenas de medidas por segundo1.

La caracter’stica esencial del equipo que se ha desarrollado y que se expone en el presente trabajo es la economía de recursos técnicos aplicados para obtener unas funciones similares a las descritas en el trabajo de Ronen-1991.
 
 

Descripción de la instalación

El rasgo esencial que hace sencillo el funcionamiento del equipo desarrollado es el hecho de sincronizar mediante relojes los equipos emisores de ultrasonidos instalados en los cuerpos móviles y los receptores de ultrasonidos fijos en la base de la instalación. De esta forma, el ordenador sabe cuando emite cada emisor sin necesidad de un medio de comunicación para ello. Por otra parte, conocido el momento de la recepción, se conocen los tiempos que tardan las señales en llegar a los tres receptores y, con ello, la posición del móvil. Se evita as’ utilizar la comunicación mediante rayos infrarrojos que provoca la emisión del móvil y proporciona la referencia de tiempos en el caso de Ronen-1991.

Los retardos entre la emisión en un móvil y la recepción en los distintos receptores proporcionan el dato de las distancias del móvil a los tres receptores. Con estos datos se puede calcular la posición de cada móvil en cada momento. La distinción entre las señales de dos móviles se realiza por separación de tiempos. En nuestro caso la resolución alcanzada en la determinación de la posición es de 1 mm. que es suficiente para aplicaciones didácticas.
 
 

Experiencia ilustrativa

Para comprobar el funcionamiento del equipo completo se ha montado la siguiente experiencia: dos móviles (M1 y M2) unidos por una cuerda flexible cuelgan de un sistema de dos poleas. Ambos móviles disponen de emisores de ultrasonidos. El móvil M2 pesa algo más que el M1 y por ello M2 caerá y M1 se elevará. El móvil M1 efectśa además una rotación en torno al eje vertical por lo que su movimiento será helicoidal. De esta forma tenemos un movimiento tridimensional que será seguido por tres receptores.

Mediante este sistema puede observarse gráficamente en el ordenador la subida del móvil M1 girando efectivamente en una trayectoria el’ptica, mientras que M2 realiza una ca’da en l’nea recta. Los datos de ambos móviles se han utilizado para calcular la energ’a del sistema en todos los puntos de la trayectoria y comprobar como se conserva esta magnitud.

En posteriores desarrollos se estudiarán nuevas experiencias y se analizará el punto de vista de los alumnos ante esta nueva perspectiva experimental.