Determinació experimental de l’acceleració de la gravetat mitjançant la targetade so d’un ordinador

• Juan Pablo Balbuena Valenzuela ^[1] ; Inti Garcés Vernier ^[1] ; Marina Garcia-Abril ^[2] ; Wynand Dednam ^[3] ; Vicent Esteve Guilabert ^[1] ; Rafael Garcia-Molina ^[4] ; Isabel Abril ^[1]
  1. [1] Universitat d'Alacant

     Universitat d'Alacant

     Alicante, España

     
  2. [2] National University of Ireland

     National University of Ireland

     Irlanda

     
  3. [3] University of South Africa

     University of South Africa

     City of Tshwane, Sudáfrica

     
  4. [4] Universidad de Murcia

     Universidad de Murcia

     Murcia, España

     

  Mostrar afiliaciones +
• Localización: XV Jornades de Xarxes d’Investigació en Docència Universitària-XARXES 2017: Llibre d'actes / coord. por Rosabel Roig Vila, 2017, ISBN 978-84-617-8972-6, págs. 120-122
• Idioma: catalán
• Enlaces
  • Texto Completo Libro
• Resumen
  • català

    La Física és una ciència empírica l’objectiu de la qual és entendre les lleis que regeixen la natura a través de l’anàlisi i descripció dels fenòmens que hi ocorren. La investigació científica es fonamentaen el mètode científic, mitjançant l’observació i el plantejament d’un determinat problema, la proposta d’hipòtesis i l’experimentació, on es verifiquen o no les hipòtesis suggerides. La formació científica dels estudiants ha de contemplar la realització d’activitats experimentals, i les pràctiques de laboratori han de ser un pilar fonamental en l’educació científica. Tanmateix, actualments’aprecia una mancança d’interès generalitzat per l’estudi i comprensió de les ciències experimentals i, en particular, de la Física. Per això és imprescindible utilitzar recursos diferents i/o complementaris als tradicionals per motivar l’alumnat a interessar-se per les ciències. Entre aquests recursos destaquen la realització d’experiments de Física recreativa junt amb la utilització de les noves tecnologies. Al llarg dels darrers anys el desenvolupament tecnològic ha sigut espectacular i ha suposat un fenomen cultural nou amb un important impacte a la nostra societat. Actualment, els joves solen estar molt motivats per l’ús i aprenentatge de les noves tecnologies, per això la seua utilització com a eines pedagògiques a l’ensenyament de la física té una gran potencialitat i representa un interessant repte. L’objectiu d’aquest projecte és la realització d’experiments per determinar l’acceleració de la gravetat mitjançant el programa Audacity. Aquest és un software de lliure accés que fan servir amb assiduïtat els joves per gravar, reproduir i editar sons. Nosaltres l’usarem per registrar, processar i analitzar senyals acústiques. L’adquisició de senyals es realitza a través del micròfon (o altre dispositiu connectat a la targeta de so de l’ordinador) i permet registrar amb molta precisió el temps transcorregut entre dos senyals acústiques. Al primer experiment es mesura el temps de caiguda d’un objecte, per calcular el valor de l’acceleració de la gravetat. Quan un objecte cau des d’una altura de l’ordre d’un metre, triga aproximadament mig segon en arribar a terra. Aquest temps de caiguda és massa curt per mesurar-lo amb un cronòmetre, ja que el temps de reacció d’una persona és d’aproximadament 0.2 s. Una manera alternativa de mesurar intervals de temps petits consisteix en gravar senyals d’àudio i després analitzar el corresponent senyal acústic. Per realitzar aquest experiment hem construït un pèndol rígid que, en colpejar lateralment una bola de vidre, situada a la vora de la taula, produeix un pols sonor i fa caure la bola que, en arribar a terra, produeix un altre pols sonor. El programa Audacity registra el senyal acústic en funció del temps, la qual cosa permet determinar el temps de caiguda de la bola. Com el moviment que realitza la bola és uniformement accelerat, si coneixem l’altura inicial de la bola, podem obtindre el valor de l’acceleració de la gravetat. El segon experiment consisteix en deixar caure un imant per l’interior d’un tub de vidre o de plàstic al qual se li han enrotllat en diferents punts diverses espires de coure (petits solenoides) connectades entre si i a l’entrada d’àudio de l’ordinador. Degut a la llei d’inducció electromagnètica de Faraday es produeix una força electromotriu induïda als solenoides quan passa l’imant. Aquesta força electromotriu queda registrada mitjançant el programa Audacity, per la qual cosa es pot conèixer el temps que ha tardat l’imant en recórrer la distància entre dos solenoides consecutius. Tenint en compte que l’imant està sotmès a un moviment uniformement accelerat, podem obtenir l’acceleració de la gravetat

  • English

    Physics is an empirical science whose purpose is to understand the laws that govern nature through the analysis and description of the phenomena that occur in it. Scientific research is based on thescientific method, through the observation and the approach of a certain problem, the proposal of hypothesis and the experimentation, where the hypotheses are verified or not. The scientific training of students should include experimental activities, and laboratory practices should be a fundamental pillar of scientific education. However, there is a general lack of interest in the study and understanding of the experimental sciences and, in particular, of Physics. It is therefore essential to use new methods, different and/or complementary to the traditional ones, to motivate studentsin their interest in science. These resources include the performance of recreational experiments of physics in conjunction with the use of new technologies. During the last years, the technological development has been spectacular, becoming a new culturalphenomenon with a significant impact on our society. Today young people are often very motivated by the use and learning of new technologies, so their use as pedagogical tools in teaching physics has a great potential and represents an interesting challenge.The goal of this project is to do experiments in order to determine the acceleration of gravity by means of the program Audacity. This is a free software that young people use often to record, reproduceand edit sounds. We will employ this program to register, process and analyse acoustic signals. The acquisition device is the microphone (or other device connected to the computer sound card) andallows recording very precisely time intervals between two acoustic signals. In the first experiment we measure the fall time of an object in order to calculate the value of the acceleration due to gravity. When an object falls from a height of the order of 1 meter, it takesapproximately half a second to reach the ground. This falling time is too short to measure with a stopwatch, since the reaction time of a person is approximately 0.2 s. An alternative way of measuringsmall time intervals is to record audio signals and then analyse the acoustic signal. To carry out this experiment we have built a rigid pendulum that strikes laterally a glass marble resting at the edge ofa table, producing a sonic pulse; then the marble falls emitting another sonic pulse when it reaches the ground. The Audacity program registers the acoustic signal as a function of time, which allows determining the time of fall of the marble. As the movement of the marble is uniformly accelerated, knowing the initial height of the marble, we can obtain the value of the acceleration due to gravity.The second experiment consists of dropping a magnet through a glass or plastic tube having several copper coils (small solenoids), which are situated at different points and connected to each otherand to the audio input of the computer. Due to Faraday’s electromagnetic induction law, an induced electromotive force is produced in the solenoids when the magnet goes through. The induced electromotive force is registered by the Audacity software, determining in this manner the time that the magnet took to pass between consecutive solenoids. Taking into account that the magnet is subjected to a uniformly accelerated movement, we can obtain the gravity acceleration.