Laboratorio Virtual de Física

Explorando el movimiento semiparabólico y de proyectiles

Observa, experimenta, manipula y descubre las leyes del movimiento

vx (cte) vx vy = 0 CINEMÁTICA EN DOS DIMENSIONES
Principio Pedagógico del Laboratorio:
“Primero experimentamos; después representamos matemáticamente lo observado.”
En este entorno no memorizarás fórmulas al inicio: realizarás mediciones, manipularás lanzamientos y analizarás vectores con tus propias manos.

📋 Registro del Estudiante (Obligatorio)

Ingresa tus datos completos para vincular tus evidencias, mediciones y reporte oficial.

Fase 1: Predicción Conceptual

¿Cuál llegará primero al suelo?

Plantea tu hipótesis antes de realizar los experimentos en el laboratorio

Situación Física:
Imagina dos pelotas idénticas ubicadas exactamente a la misma altura sobre el suelo:
  • Pelota A: Se suelta verticalmente desde el reposo (caída libre, sin velocidad horizontal).
  • Pelota B: Se lanza horizontalmente hacia adelante con gran rapidez al mismo instante.

Selecciona tu predicción sincera:

Fase 2: Experimentación Directa

Laboratorio 1: Caer y Avanzar

Compara en tiempo real la caída vertical con el lanzamiento horizontal

Arrastra la flecha azul de la Pelota B o usa el control para ajustar su rapidez inicial. Luego pulsa “LANZAR AMBAS PELOTAS”. Observa las líneas guía horizontales que unen ambas esferas durante su vuelo.
Vectores: vx (Horizontal) vy (Vertical) |v| (Velocidad Total) g (Gravedad: 9,8 m/s²)
Rapidez horizontal inicial de Pelota B (v₀x): 6.0 m/s
Tiempo (t) 0.00 s
Pelota A (y) 0.0 m
Pelota B (x, y) (0.0, 0.0) m
Pelota B |v| 0.0 m/s
Lanzamientos realizados: 0 de 2 mínimos para continuar.
Fase 3: Independencia de Movimientos

Laboratorio 2: Suave, Medio y Fuerte

Prueba tres velocidades horizontales desde la misma altura inicial (h = 20 m)

Pregunta Clave del Experimento:
Si lanzamos con más rapidez horizontal, ¿la pelota tardará más tiempo en caer, menos tiempo, o exactamente el mismo tiempo?
vx (Azul) vy (Rojo) |v| (Verde)
Lanzamientos Requeridos: Progreso: 0 de 3 completados
Altura (h) 20.0 m
Tiempo Caída (t) 0.00 s
Alcance Suave (R₁) ---
Alcance Medio (R₂) ---
Alcance Fuerte (R₃) ---
Fase 4: Análisis Cinemático Cuantitativo

Laboratorio 3: Explorar la Trayectoria

Recorre la trayectoria con la línea temporal y analiza los vectores en cada punto

Mueve el deslizador temporal desde INICIO (0,00 s) hasta el FINAL (2,02 s). Usa el botón “📍 MARCAR ESTA POSICIÓN” para registrar al menos 5 puntos distintos. Luego une tus puntos y observa la evolución vectorial.
Línea Temporal de Vuelo: t = 0.00 s
Tiempo (t) 0.00 s
Posición (x, y) (0.0, 20.0) m
vx (Horizontal) 7.0 m/s
vy (Vertical) 0.0 m/s
|v| (Magnitud) 7.0 m/s
Posiciones marcadas: 0 de 5 requeridas.
Fase 5: Contrastación de Hipótesis

Revisión de tu Predicción Inicial

Contrasta tus ideas iniciales con las evidencias de los Laboratorios 1, 2 y 3

En la ciencia, cambiar de opinión basándose en pruebas y experimentos es el mayor logro. Veamos qué pensabas al comenzar y qué has comprobado hasta ahora.

📌 Tu respuesta inicial en la Etapa 2:

(Cargando predicción previa...)

Tu justificación inicial fue:
"..."

¿Mantienes tu respuesta o decides cambiarla tras experimentar?

Fase 6: Movimiento de Proyectiles en Dos Dimensiones

Laboratorio 4: Lanzamiento Oblicuo

Modifica ángulo y rapidez inicial arrastrando el vector directamente sobre el cañón

¡Interacción Directa con el Vector!:
Toca y arrastra la punta de la flecha en la boca del cañón. Moverla en arco cambia el ángulo (θ); estirarla o encogerla cambia la rapidez inicial (v₀).
Vector Inicial v₀ Componente Horizontal v₀x = v₀ cos θ Componente Vertical v₀y = v₀ sen θ Gravedad g = 9,8 m/s²
Ángulo (θ): 45°
15°Ref: 25° Ref: 45° Ref: 65°75°
Rapidez Inicial (v₀): 12.0 m/s
v₀x Inicial 8.5 m/s
v₀y Inicial 8.5 m/s
Tiempo Vuelo (t) 0.00 s
vy Actual ---
Fase de Vuelo Listo
Lanzamientos realizados: 0 de 3 mínimos.
Fase 7: Análisis del Vértice

Reto: Identifica el Punto Más Alto

¿Qué ocurre con la velocidad vertical vy exactamente en la cima de la trayectoria?

Desplaza el proyectil por la parábola usando el deslizador. Cuando creas que estás en el punto más alto, pulsa “📍 ESTE ES EL PUNTO MÁS ALTO”.
Deslizar por la trayectoria: Posición t = 0.00 s
Altura Actual (y) 0.0 m
vx (Horizontal) 8.5 m/s
vy (Vertical) 8.5 m/s
Fase 8: Influencia del Ángulo de Tiro

Laboratorio 5: Comparar Ángulos (25°, 45°, 65°)

Manteniendo constante la rapidez v₀ = 14 m/s, compara el alcance y la altura máxima

Realiza los tres lanzamientos de referencia. Observa cómo quedan dibujadas las tres trayectorias a la vez en la pantalla.
Ángulo (θ) Altura Máxima (H) Alcance Horizontal (R) Tiempo de vuelo (t) Particularidad Física
25° 1.79 m 15.3 m 1.21 s Tiro rasante y veloz
45° 5.00 m 20.0 m (MÁXIMO) 2.02 s ¡Mayor alcance horizontal posible!
65° 8.21 m 15.3 m 2.59 s Mismo alcance que 25° (Ángulos complementarios: 25°+65°=90°)
Fase 9: Consolidación Vectorial

Actividades Interactivas de Vectores

Asigna y clasifica el comportamiento de vx, vy y la aceleración de la gravedad

Actividad A: Vectores en las 3 fases del vuelo

Arrastra o toca cada tarjeta para ubicarla en la fase que describe correctamente a las componentes:

1. Durante el Ascenso (Subiendo)
2. En el Punto Más Alto (Cima)
3. Durante el Descenso (Bajando)
Tarjetas para ubicar:
🏹 vx hacia adelante | vy apunta HACIA ARRIBA
🛑 vx hacia adelante | vy = 0 (se anula por un instante)
⬇️ vx hacia adelante | vy apunta HACIA ABAJO (creciendo)

Actividad B: Clasificación Conceptual de Afirmaciones

Arrastra o clasifica las siguientes afirmaciones según correspondan a la velocidad horizontal (vx), vertical (vy) o la gravedad (g):

Velocidad Horizontal (vx)
Velocidad Vertical (vy)
Aceleración de la Gravedad (g)
Afirmaciones para clasificar:
"Permanece constante durante todo el vuelo en el modelo ideal."
"Disminuye al subir, se anula en la cima y aumenta al caer."
"Aceleración fija de 9,8 m/s² dirigida siempre hacia abajo."
"Determina cuánto avanza horizontalmente el proyectil cada segundo."
Fase 10: Reto Gamificado de Física

Juego Final: Misión de Precisión

Ayuda al Profesor Laureano a calibrar la honda mecánica y derribar las cajas conceptuales

Mecánica del Lanzador:
1. Toca la esfera en el lanzador.
2. Arrastra la esfera hacia la izquierda y hacia abajo: la flecha verde indica el sentido del disparo y la guía punteada amarilla completa muestra el recorrido previsto.
3. Suelta para disparar. La trayectoria naranja conservará el recorrido real y la caja impactada se destruirá.
4. Tienes tres vidas por reto. Si las agotas, recibirás la explicación y podrás continuar sin que la actividad se bloquee.
Reto 1 de 4: Velocidad Horizontal
Vidas: ❤️❤️❤️
Ángulo Lanzador 0°
Potencia v₀ 0.0 m/s
Caja Impactada Ninguna
Fase 11: Formalización Teórica

Del Fenómeno al Modelo Matemático

Comprende cómo cada ecuación nace directamente de lo que viviste en el laboratorio

Las matemáticas en física no son fórmulas arbitrarias para memorizar: son el lenguaje exacto que describe la realidad que acabas de comprobar.

Conexión Directa: Experiencia vs. Ecuación

OBSERVACIÓN DEL LABORATORIO REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA
La flecha azul (horizontal) mantuvo siempre su misma longitud durante todo el vuelo. vx = constante = v₀x (Movimiento Uniforme)
La flecha vertical roja comenzó en cero y creció hacia abajo segundo tras segundo. vy = v₀y − gt (Movimiento Uniformemente Acelerado)
En el punto más alto de la parábola desapareció por un instante la flecha vertical. vy = 0 m/s (Vértice de la trayectoria)
El objeto avanzó hacia adelante mientras caía verticalmente. x(t) = v₀x · t
y(t) = y₀ + v₀y · t − ½gt²
Los tres lanzamientos horizontales (suave, medio y fuerte) cayeron en el mismo tiempo. t_caída = √(2h / g) (No depende de la velocidad horizontal v₀x)
📐 Fórmulas Complementarias y Condiciones de Validez del Modelo Ideal (Clic para desplegar)

Condiciones de Validez:

  • Se desprecia la resistencia del aire (fricción nula).
  • Se asume la aceleración de la gravedad constante: g = 9,8 m/s² dirigida hacia el centro de la Tierra.

Lanzamiento horizontal o semiparabólico (fórmulas simbólicas):

• vx = v0x
• x = v0x · t
• v0y = 0
• |vy| = g · t
• Δy = ½ · g · t²
• |v| = √(vx² + vy²)
• tcaída = √(2h / g)
• R = v0x · tcaída = v0x · √(2h / g)

Lanzamiento oblicuo simétrico (mismo nivel de salida y llegada):

• v0x = v0 · cos(θ)   |   v0y = v0 · sen(θ)
• tsubida = v0 · sen(θ) / g
• tvuelo = 2 · v0 · sen(θ) / g
• Altura máxima: H = v0² · sen²(θ) / (2g)
• Alcance horizontal: R = v0² · sen(2θ) / g

Nota sobre el ángulo de 45°: Como sen(2 × 45°) = sen(90°) = 1 (su valor máximo), el ángulo de 45° siempre produce el mayor alcance horizontal posible para una misma rapidez inicial v₀.

Fase 12: Evaluación y Síntesis

Reporte Oficial y Resumen para el Cuaderno

Descarga tu informe de laboratorio y copia el resumen académico en tu cuaderno de Física

Estudiante: No Registrado

Grado: --- | Código: --- | Fecha: ---

ESTADO: EN PROGRESO

📊 Evidencias de Laboratorio Registradas

Predicción Inicial
Completada
Lab 2: Independencia
3 de 3 lanzamientos
Lab 3: Puntos Marcados
5 posiciones
Misión de Precisión
4 retos completados
Área de Ciencias Naturales y Educación Ambiental — Física 10°

RESUMEN TEÓRICO PARA EL CUADERNO

Institución Educativa Laureano Gómez — San Agustín, Huila

A. MOVIMIENTO SEMIPARABÓLICO O LANZAMIENTO HORIZONTAL

  • Es la combinación simultánea de un movimiento horizontal rectilíneo uniforme (MRU) y una caída libre vertical acelerada uniformemente por la atracción de la gravedad.
  • En el modelo físico ideal (despreciando la fricción con el aire), la componente horizontal de la velocidad (vx) permanece estrictamente constante durante todo el recorrido.
  • La componente vertical (vy) cambia de forma continua, aumentando progresivamente hacia abajo a razón de 9,8 m/s en cada segundo transcurrido.
  • Ambos movimientos ocurren a la par y comparten exactamente el mismo tiempo de vuelo.
  • Principio fundamental comprobado en laboratorio: Aumentar la rapidez horizontal (v₀x) incrementa la distancia horizontal alcanzada (alcance), pero NO modifica el tiempo de caída cuando la altura inicial es la misma.
• vx = v0x
• x = v0x · t
• v0y = 0
• |vy| = g · t
• Δy = ½ · g · t²
• |v| = √(vx² + vy²)
• tcaída = √(2h / g)
• R = v0x · tcaída = v0x · √(2h / g)

B. MOVIMIENTO DE PROYECTILES O LANZAMIENTO OBLICUO

  • El proyectil se dispara con un ángulo θ respecto a la horizontal, por lo que posee velocidad inicial tanto en el eje X como en el eje Y.
  • Durante el ascenso, la velocidad vertical vy disminuye gradualmente debido al efecto retardador de la gravedad.
  • En el punto más alto (vértice): la velocidad vertical se anula por completo (vy = 0 m/s), pero la velocidad horizontal vx continúa activa y no desaparece. Por ello el proyectil nunca se detiene en el aire.
  • Durante el descenso, vy apunta hacia abajo y aumenta de tamaño continuamente.
  • La aceleración de la gravedad actúa durante toda la trayectoria y apunta siempre hacia abajo.
• Descomposición inicial: v0x = v0 · cos(θ)   |   v0y = v0 · sen(θ)
• Posición en t: x = v0x · t   |   y = y0 + v0y · t − ½ · g · t²
• Velocidad en t: vx = v0x   |   vy = v0y − g · t
• Magnitud instantánea: |v| = √(vx² + vy²)

Para un proyectil que parte y llega al mismo nivel horizontal:
• tsubida = v0 · sen(θ) / g
• tvuelo = 2 · v0 · sen(θ) / g
• Altura máxima: H = v0² · sen²(θ) / (2g)
• Alcance horizontal: R = v0² · sen(2θ) / g

C. SIGNIFICADO DE LOS SÍMBOLOS Y UNIDADES

  • x, y, h, H y R: Posiciones, alturas o distancias medidas en metros (m).
  • t: Tiempo transcurrido, de subida, de caída o de vuelo, medido en segundos (s). El símbolo del tiempo se escribe siempre en minúscula.
  • v₀: Magnitud de la rapidez inicial de lanzamiento, en metros por segundo (m/s).
  • v₀x y v₀y: Componentes horizontal y vertical de la velocidad inicial en m/s.
  • vx y vy: Componentes de la velocidad en cualquier instante en m/s.
  • θ: Ángulo de tiro o elevación respecto a la horizontal, en grados (°).
  • g = 9,8 m/s²: Aceleración de la gravedad en la superficie terrestre.

Convenio de signos y modelo ideal: En el lanzamiento horizontal, Δy representa la distancia descendida y se expresa como magnitud positiva. En el lanzamiento oblicuo se toma hacia arriba como positivo, por lo que la aceleración es −g. Todas las fórmulas son simbólicas y corresponden al modelo ideal sin resistencia del aire.

D. CONEXIÓN ENTRE EXPERIENCIA Y TEORÍA

OBSERVACIÓN DEL LABORATORIO REPRESENTACIÓN MATEMÁTICA
La flecha azul mantuvo su longitud vx = constante
La flecha vertical cambió vy = v₀y − gt
En el punto más alto desapareció la flecha vertical vy = 0
El objeto avanzó mientras subía o bajaba Los movimientos horizontal y vertical ocurren simultáneamente
Los tres lanzamientos horizontales cayeron durante el mismo tiempo El tiempo de caída depende de la altura y de g, no de vx
📌 SÍNTESIS TEÓRICA E INVESTIGACIÓN PARA EL CUADERNO:

Transcribe en tu cuaderno únicamente la síntesis teórica de los movimientos semiparabólico y oblicuo: características, comportamiento de vx y vy, efecto de la gravedad y diferencias entre ambos movimientos. No copies las fórmulas del reporte. En una sección aparte, investiga en un texto de Física o fuente académica las ecuaciones de posición, velocidad, tiempo de vuelo, altura máxima y alcance; registra qué calcula cada una, sus variables, unidades y condiciones de uso. Lleva esta investigación a la próxima clase, donde se empleará para resolver aplicaciones y problemas. Añade un dibujo de cada movimiento con vx, vy y la gravedad.