El nuevo laboratorio remoto de péndulo

El nuevo laboratorio remoto de péndulo

Desde hace ya tiempo, LabsLand ha contado con un interesante laboratorio remoto de física dedicado al movimiento pendular. En este laboratorio, los estudiantes pueden acceder a un péndulo simple real. Pueden elegir ciertos parámetros, como el ángulo desde el que quieren lanzar el péndulo, tal y como lo harían si tuviesen el péndulo delante.

El laboratorio del péndulo es muy popular para clases de física en muchos colegios, e incluso en cursos introductorios de universidad. Es relativamente fácil de utilizar, y permite un gran rango de actividades de diferentes dificultades. Desde algunas sencillas orientadas a introducir a los estudiantes al movimiento pendular, hasta algunas mucho más complicadas de análisis de datos o de análisis de pérdidas de energía por rozamiento en péndulos reales no teóricos.

Ahora, hemos actualizado el laboratorio para que sea aún mejor: más sencillo y cómodo de utilizar, más completo, y con más posibilidades.

Péndulo simple

Existen diversos tipos de péndulo. Existe el péndulo simple, el péndulo compuesto, el péndulo de torsión, y muchos otros. Probablemente el más básico y más frecuente en clases de física sea el péndulo simple. El péndulo simple es, básicamente, una determinada masa suspendida de un punto fijo mediante un hilo sin peso. En la realidad, no es posible construir un péndulo con estas características. De hecho, al péndulo simple también se le conoce como péndulo matemático o péndulo ideal.

El péndulo remoto que LabsLand proporciona lógicamente no es un péndulo simple como tal, pero es una aproximación razonable. Es, por ello, un péndulo muy adecuado para introducir el movimiento pendular.

El laboratorio original

El laboratorio original del péndulo en LabsLand permite experimentar con el péndulo simple remoto. Permite elegir un ángulo, lanzar el péndulo, observar la gráfica resultante y utilizarla para realizar cálculos, descargarse los datos a diversos formatos, incluido Excel, para analizar en más detalle. Tiene además de un cronómetro, que puede ser utilizado para tomar muestras manuales de tiempo.

La versión mejorada del laboratorio

La nueva versión actualizada del laboratorio tiene las mismas capacidades. Sin embargo, se han añadido también capacidades nuevas. Ahora es posible elegir entre tres configuraciones físicas distintas del péndulo, y no sólo elegir el ángulo desde el que lanzarlo. Las tres configuraciones físicas son las siguientes. La primera es el péndulo de siempre, el mismo que en el laboratorio original. La segunda es el mismo péndulo, pero con una lata de refresco añadida a la parte inferior del péndulo. La tercera es el mismo péndulo, con la misma lata de refresco, pero en este caso añadida a la parte superior. Esto permite que el estudiante pueda comprobar el efecto de variar la masa del péndulo y la distribución de esta masa sin variar su longitud.

Además, el propio diseño de la interfaz del laboratorio se ha mejorado. La versión original del laboratorio presentaba todos los controles en una única pantalla. En la versión mejorada, se ha dividido la experiencia en cuatro etapas distintas, para hacer más cómoda e intuitiva la experimentación.

Etapa de introducción

La etapa de introducción es la primera que se encuentra el estudiante. No sólo introduce brevemente el laboratorio, sino que además proporciona un conjunto de datos y valores básicos que pueden utilizarse posteriormente para realizar las medidas. Por ejemplo, podemos ver aquí un diagrama con la forma, a escala, del péndulo. Incluye las diferentes medidas, la densidad de la chapa utilizada, etc.

La etapa de introducción.

Etapa de selección del péndulo

En esta etapa, tal y como se ha mencionado antes, el estudiante puede elegir la configuración física del péndulo. Puede elegir si quiere el péndulo «tradicional», o si quiere el mismo péndulo pero con peso añadido. De este modo puede comprobar si sus resultados dependen o no de la masa del péndulo, o de su distribución.

Captura de pantalla de la etapa de selección del péndulo
Eligiendo la configuración física del péndulo.

Etapa de parametrización

En esta etapa el estudiante puede comenzar a parametrizar sus experimentos. En concreto, puede elegir el ángulo desde el que quiere lanzar el péndulo. Para elegir el ángulo puede mover el anillo, tal y como se hacía en la versión anterior del laboratorio. Además, en esta nueva versión, puede también controlar el ángulo utilizando el diagrama de la izquierda. Una vez realice su experimento con el ángulo que elija, cabe notar que normalmente volverá de nuevo a esta etapa, para probar de nuevo con el mismo ángulo, o con ángulos distintos.

Etapa de observación

Una vez elegido el ángulo, puede comenzar el experimento. En la etapa de observación el péndulo se lanzará desde el ángulo que se haya especificado en la etapa anterior, y el estudiante podrá observar cómo se comporta el péndulo. En el video podrá visualizarse la oscilación real del dispositivo. Aparte, puede verse también una gráfica que representa el ángulo con respecto al tiempo. Poniendo el ratón sobre un punto de la gráfica los estudiantes pueden saber exactamente qué ángulo tenía en ese momento, y ver así el período de oscilación. Pueden también tomar medidas manuales mediante un cronómetro, si bien estas medidas tenderán a ser un tanto inexactas.

Además, disponen también de diferentes opciones para descargarse los datos. La más común quizás es la descargarse los datos a Excel o a CSV. Al hacerlo, obtendrán un archivo con los datos en bruto de su experimentación. Con él, podrán aprender a realizar sus propios cálculos mediante Excel o cualquier otro software u obtener gráficas por su cuenta.

Una vez obtenidos los resultados buscados, es posible volver en cualquier momento a cualquier etapa anterior. En general de hecho, los estudiantes realizarán varias mediciones con ángulos distintos antes de llegar a conclusiones.

Observando el experimento

Luis

Luis Rodríguez Gil es CTO de LabsLand y uno de sus cofundadores. Lleva más de 8 años en el ámbito de la investigación en laboratorios remotos. Ahora trabaja, desde LabsLand, para conseguir que esta tecnología tan novedosa alcance todo su potencial para la educación.
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