Actividad 10: Relación entre "el acelerador" de un vehículo y su velocidad
(aplicación de la Física Newtoniana a la interpretación correcta de una experiencia común)

(20 minutos) (por grupos)

En la simulación coche tenemos el movimiento de un automóvil cuando se consideran fuerzas de rozamiento parecidas a las que intervienen en la vida diaria: un rozamiento aéreo proporcional al cuadrado de la velocidad, y un rozamiento de rodadura constante.

Podemos controlar la fuerza aplicada al coche, que será la fuerza motor o bien la fuerza de frenado según el sentido en el que se aplique.

Simulación en archivo autoejecutable de java

+info (Comentario sobre la relación entre la simulación y la realidad)

A continuación os planteamos una serie de cuestiones relacionadas con lo que puedes observar que pasa con los coches. Es importante que sepas aplicar tus conocimientos físicos para contestar esas cuestiones. Como ayuda, tras las cuestiones tienes unas tablas (ver en la hoja del alumno) que centrarán tu atención en los aspectos clave para la comprensión de la situación considerada. Debes consensuar la respuesta con tu grupo antes de rellenar los huecos de las tablas y preocúpate de entender la interpretación correcta de las cuestiones planteadas antes de dar por concluida la actividad.

Cuestión 1

¿Por qué cuando pisamos a fondo el acelerador de un coche al principio aumenta rápidamente la velocidad, pero después cada vez la velocidad aumenta más despacio hasta llegar a una velocidad máxima que no podemos superar a pesar de que el motor sigue ejerciendo fuerza?

Sugerencia: aplica en la simulación una fuerza motor constante (vector verde) y observa cómo varía la fuerza total (vector rojo) y la fuerza de rozamiento (vector negro). Observa además en la gráfica cómo varía la velocidad.

Completa ahora la tabla correspondiente en la hoja del alumno

Cuestión 2

¿Por qué hay una relación tan directa entre "el acelerador" y la velocidad? Es decir ¿Por qué si pisamos más el pedal del "acelerador" el coche corre más, y si lo pisamos menos el coche corre menos?

Sugerencia: haz que el coche se mueva a velocidad constante. Conseguido esto, disminuye el valor de la fuerza motor que estas aplicando obteniendo un nuevo valor para fuerza motor que mantendrás fijo.

Observa lo que ocurre y completa la tabla correspondiente en la hoja del alumno

Nota: en el lenguaje cotidiano decimos "acelera un poco menos" cuando queremos decir "pisa menos el pedal del acelerador" o lo que es lo mismo: "aplica menos fuerza motor"

Cuestión 3

En el coche (o en la moto), y buscando nuestra comodidad, solemos hacer que la velocidad aumente de manera uniforme. Esto se consigue accionando progresivamente el "acelerador" (lo que contribuye que mucha gente se lleve la idea errónea de que es la fuerza del coche la que mantiene el movimiento, en el sentido de que a más fuerza, más velocidad). ¿Qué condición debe cumplir la fuerza aplicada para que la aceleración sea constante?

Sugerencia: reproduce en la simulación una aceleración constante (la gráfica v(t) debe ser una recta para que la aceleración sea constante) a efectos prácticos es mejor que reflexiones sobre el papel que en el proceso desempeña la fuerza total y que actúes en consecuencia.

Completa ahora la tabla correspondiente en la hoja del alumno



Para terminar una curiosidad ¿Por qué cuando empujamos a un coche que se ha quedado sin batería cuesta tanto hacer que adquiera velocidad? Puedes reproducir en la simulación la fuerza que puede proporcionar una persona, por ejemplo, consideremos para simplificar que se aplica una fuerza de 400 N durante 10 s (la fuerza máxima normalmente variará entre 300 y 500 N si el coche está parado, pero a medida que el coche coge velocidad, la fuerza que podemos proporcionar disminuye). Observa lo pequeña que es la aceleración y la poca velocidad que acaba cogiendo el coche. Compárala con la aceleración producida al aplicar una fuerza motor máxima y la velocidad máxima que se alcanza.

Completa ahora la tabla correspondiente en la hoja del alumno