L´ús del vídeo al laboratori de física

1. L´ús del vídeo al laboratori de física Anicet Cosialls Manonelles IES GUINDAVOLS

2. Introducció De tots és sabut la importància que sempre ha tingut l´experimentació com a recurs didàctic en l´ensenyament de les ciències (Cortel, 1999). Darrerament amb l´aparició de les noves tecnologies, vídeo, software informàtic, internet i els sistemes d´adquisició de dades experimentals com SADEX i EXAO (Cortel, 1999), les possibilitats d´experimentar al laboratori s´han multiplicat i han permès avenços importants en el camp de la física i química. Avui en dia , amb l´ajut de les noves tecnologies, és possible plantejar-se i resoldre satisfactòriament problemes experimentals irresolubles 5 anys enrere. A títol d´exemple es pot determinar experimentalment l´acceleració de la gravetat a la superfície de la lluna aprofitant les imatges filmades del salt que va fer un astronauta quan hi va arribar a l´inici dels anys 70. O fer un estudi del moviment parabòlic d´una pilota de bàsquet des que és llançada fins que arriba a la cistella. Amb la present comunicació voldríem donar a conèixer les possibilitats que tenen els programes informàtics d´anàlisi i tractament de les imatges de vídeo en el camp de les ciències experimentals, i més concretament en el món de la física aplicada. El programa informàtic que es presenta s´anomena Vidshell.

3. Objectius • Donar a conèixer el programa d´anàlisi d´imatges digitalitzades VIDSHELL. • Presentar l´ exemplificació de l´estudi experimental d´un fenomen físic a partir de l´anàlisi d´un vídeo-clip. • Plantejar un conjunt de problemes experimentals de física per tal de resoldre´ls amb l´ajut de vidshell.

4. Presentació de Vidshell • El programa es pot descarregar lliurement d´INTERNET a partir de la pàgina següent: • http://webphysics.tec.nh.us/vidshell/clips.html

5. Fem una mica d´història • Doyle Davis és l´autor del programa. El va desenvolupar entre 1993 i 1995 • Ha estat provat pels estudiants de nombroses facultats dels Estats Units i de Canadà. També pels alumnes de Batxillerat de l´IES Guindàvols de Lleida. • Doyle Davis el distribueix lliurement, tot aclarint dubtes a qualsevol estudiant o professor de física Doyle Davis ddavis@tec.nh.us

6. Requisits mínims de l´equip • Vidshell funciona amb Windows de Microsoft 3.11 o el sistema operatiu de windows 95, 98, Millenium o XP. • Es necessita un mínim de 9 MB d´espai del disc dur. • En el cas que es descarregui el paquet dels vídeo-clips, es necessitaran 31 MB addicionals de l´espai del disc dur per al subdirectori de C:/vidshell • Important: • Cal treballar amb una resolució de pantalla de 640 x 480 • Abans d´iniciar qualsevol aplicació ,cal que en la “ Configuració Regional “ • del “Panel de Control” els decimals vinguin expressats amb el punt (.) i els milers amb • la coma (,)

7. Aparença i funcionament El programa es descarga d´internet i es guarda en una carpeta anomenada vidshell. S´obre la carpeta i es clica dues vegades sobre l´arxiu tb70run.exe

8. Estudi del tir parabòlic Mitjançant el suport del vídeo-clip basket.avi que seleccionarem clicant sobre la icona dels vídeos, analitzarem la trajèctòria paràbòlica que descriu una pilota de bàsquet des del moment que es llançada fins que arriba a la cistella

9. Plantejament del problema A partir del llançament d’una pilota per part d’un jugador de bàsquet, tenim com a objectiu arribar a respondre els següents aspectes relacionats amb aquest tipus de moviment. Problema I Ambquina velocitat i angle surt la pilota? Quina és l´altura màxima assolida per la pilota? Problema II Quin és el valor de l´acceleració de lagravetat? Problema III

10. Resultats obtinguts A la taula de la dreta hi ha les dades relatives a la posició (x,y) i al temps t corresponents al moviment de la piltota

11. Altura màxima dy Clicantsobre la icona podem dibuixar el vector de posició i trobar l´altura màxima dy= 1.78 m

12. Gràfic x-t Clicant sobre les icones podem elegir les dades de la taula que volem representar. A més a més, l´icona de la dreta permet ajustar les dades a una funció líneal. La pendent de la recta ens permet determinar el valor de la velocitat a l´eix x, vx = 4.517 m/s

13. Gràfic y-t Gràfic altura – temps. L´ajust a una funció quadràtica permet determinar la velocitat inicial a l´eix y, vy , i l´acceleració de la gravetat . El coeficient a1 ens dóna la velocitat (Vy = 5.718 m/s) El coeficient a2 permet determinar l´acceleració de la gravetat. a2 = g/2 = - 4.619 m/s2 g = 9.738 m/s2

14. Angle de tir Clicant sobre la icona de mesura d´angles hem determinat l´anglede tir. El valor trobat és de 50.6º

15. Què més és pot estudiar? Analitzant el vídeo-clip mondsprung.avies pot determinar experimentalment la gravetat a la superfície de la Lluna

16. Com s´envolen els coets? Nerea Rodríguez enlairant un coet d´aigua. L´estudi i anàlisi del video-clip prova.avi permet fer un estudi experimental del moviment del coet. Aquest estudi fou guardonat amb un dels Premis Cirit 2000

17. Si condueixes, posa´t el cinturó! El títol d´aquesta diapositiva correspon al treball de recerca realitzat el curs 2002-03 per Alba Agraz de l´IES GUINDÀVOLS. L´anàlisi del video-clip crash2.avi permet estudiar el canvi d´estat cinemàtic a que està sotmès el conductor d´un cotxe en un xoc frontal.