DOSSIER DE INGENIERÍA / PROYECTO EXPERIMENTAL 2026

INSTRUMENTACIÓN CIENTÍFICA · PROTOTIPO DIDÁCTICO

REGISTRADOR
PENDULAR

Artesanal de vibraciones horizontales

Una propuesta experimental para observar el movimiento relativo de una masa inercial y estudiar desplazamientos horizontales bajo condiciones controladas.

FONDO DOCUMENTAL · REFERENCIA EXTERNA USGS
INSTITUCIÓNCOAR San Martín
EQUIPOQuinto movimiento
NIVEL3.º de secundaria · A
Infografía conceptual del registrador pendular artesanal, con marco de cartón, masa de arandelas, estilete, tarjeta milimetrada y guías paralelas
REPRESENTACIÓN CONCEPTUAL DEL DISEÑO NO ES FOTOGRAFÍA DEL PROTOTIPO FÍSICO
01Un eje horizontalDirección de estudio: X
↔Movimiento relativoMasa inercial / estructura móvil
DESPLAZAMIENTOINERCIA01 — 06
ESTADO DOCUMENTAL
01Diseño definidoDocumentado
02Construcción físicaPor evidenciar
03CalibraciónPendiente
04ResultadosSin datos
FICHA DE DISEÑOParámetros
de referencia
Valores propuestos, no resultados medidos.
LONGITUD EFECTIVA0,35 mPROPUESTA DE MONTAJE
PERÍODO NATURAL IDEAL1,19 sESTIMACIÓN TEÓRICA
EXCITACIÓN INICIAL0,50 sCONDICIÓN A COMPROBAR
CARRERAS NOMINALES5 / 10 / 15 mmREFERENCIAS PROPUESTAS
Fotografía documental de una instalación de sismómetro del USGS en un edificio; referencia externa de instrumentación sísmica
DOCUMENTACIÓN DE CAMPO · USGS · REFERENCIA EXTERNA

Hacer visible
lo que se mueve.

La instrumentación científica convierte un fenómeno físico en una señal que puede observarse, analizarse y contrastarse.

Explorar referencias documentales ↗
01 / CONTEXTO

Fotografía de instalación de un sismómetro · U.S. Geological Survey · Dominio público

FOTOGRAFÍA DE INSTALACIÓN SÍSMICA · USGS · RIDGECREST, 2019 · REFERENCIA EXTERNA

01 / PLANTEAMIENTO

El proyecto detrás
del instrumento.

No se trata solo de construir un péndulo. El objetivo es definir una cadena de medición que relacione un movimiento de referencia con una señal observable.

PROBLEMA DE ESTUDIOA / 01

¿Cómo observar y comparar vibraciones horizontales?

Las vibraciones pueden originarse por el tránsito, las actividades humanas o los movimientos sísmicos. El proyecto propone un dispositivo sencillo para estudiar la respuesta relativa de una masa suspendida.

ENFOQUE: OBSERVACIÓN Y COMPARACIÓN EXPERIMENTAL
PREGUNTA TÉCNICA
“
¿En qué medida un registrador pendular artesanal, calibrado bajo condiciones constantes de excitación, permite estimar y comparar el desplazamiento pico a pico de una plataforma móvil en un único eje?
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
◎
OBJETIVO GENERAL

Diseñar, construir y calibrar.

Desarrollar un prototipo pendular artesanal que registre el desplazamiento relativo de una masa inercial sobre una tarjeta graduada y permita compararlo con desplazamientos horizontales de referencia.

ALCANCE DEL PROTOTIPO01 — X
1EJE HORIZONTAL
DE ESTUDIO
Registro espacialDesplazamiento relativoCalibración mecánica

La tarjeta permanece fija al carro durante el ensayo básico; no se obtiene una serie temporal completa.

ATMÓSFERA FOTOGRÁFICA DE REFERENCIA · USGS · NO ES EL PROTOTIPO DEL EQUIPO

02 / ARQUITECTURA

Conoce cada
componente.

Explora las partes del registrador y revisa qué función cumple cada una dentro de la cadena mecánica de medición.

VISTA GENERAL DEL DISEÑOFIG. 01 / CONCEPTO
Vista principal recortada del diseño conceptual del registrador pendular
EXPLORADOR DE COMPONENTES01 / 10
01
ESTRUCTURA

Marco de cartón reforzado

Proporciona el soporte estructural del sistema pendular y mantiene alineados los elementos de montaje.

FUNCIÓN EN EL SISTEMASostener el conjunto y desplazarse con el carro.

Selecciona un componente para consultar su función. Las dimensiones finales deben medirse en el prototipo físico.

01ExcitaciónDesplazamiento del carro
→
02RespuestaMovimiento relativo de la masa
→
03TransducciónEstilete y tarjeta
→
04LecturaExtensión de la traza
ATLAS VISUAL

Detalles del diseño

Amplía las vistas técnicas de la infografía conceptual.

Las tres imágenes son recortes de la representación conceptual aprobada; no son fotografías de ensayos físicos.

Modelo didáctico transparente de un mecanismo manivela, biela y deslizador; referencia externa del movimiento lineal
MECÁNICA APLICADA · REFERENCIA EXTERNA · CC BY-SA 4.0

Del giro
a la traslación.

El banco de calibración propuesto utiliza una manivela, un pasador excéntrico, una biela y un carro guiado para producir una carrera horizontal repetible. La fotografía muestra un mecanismo didáctico de referencia, no el banco construido por el equipo.

Explorar el método de calibración ↘
02 / MECÁNICA

Fotografía: Aliva Sahoo · Wikimedia Commons · Slider Crank Mechanism · CC BY-SA 4.0 · Fuente y licencia ↗

03 / FOTOTECA DOCUMENTAL

La ciencia, en imágenes reales.

Fotografías de experimentos, mecanismos e instrumentación sísmica publicados por instituciones y autores identificados. Son referencias externas: ninguna se presenta como fotografía del prototipo del equipo.

Sensor sísmico real preparado y probado en el observatorio del USGS 01 / INSTRUMENTACIÓN Antes del campo, el instrumento.Preparación de sensores sísmicos · USGS · Dominio público↗ Modelo didáctico real de mecanismo manivela, biela y deslizador 02 / MECÁNICA Del giro al desplazamiento.Manivela–biela–deslizador · Aliva Sahoo · CC BY-SA 4.0↗ Fotografía histórica de una persona preparando papel ahumado para un sismógrafo 03 / HISTORIA DEL REGISTRO Registrar también es diseñar.Archivo Harris & Ewing · Library of Congress↗
PHOTOREFERENCE
ARCHIVE
CRITERIO EDITORIAL

Ver aparatos reales. Distinguirlos del nuestro.

Las imágenes ayudan a estudiar materiales, mecanismos y antecedentes. El diseño del COAR sigue identificado por separado como representación conceptual hasta que se incorporen fotografías del prototipo construido.

15FOTOGRAFÍAS
REALES DE REFERENCIA
15 referencias
Puedes cargar las 15 fotografías y guardarlas en caché para futuras visitas offline.
DISTINCIÓN FUNDAMENTAL

Dos formas de registrar. Dos alcances diferentes.

El tambor de un sismógrafo convencional avanza y vincula la señal con el tiempo. En la versión básica del proyecto, la tarjeta permanece fija al carro: se mide la extensión espacial de la traza, pero no se reconstruye el orden temporal de cada oscilación.

Revisar alcance y limitaciones ↗
Representación conceptual de la tarjeta fija y la traza espacial del registrador del equipo
Proyecto COAR: traza espacialRepresentación conceptual; tarjeta fija al carro, sin eje temporal.
Tambor cilíndrico de un sismógrafo convencional con papel registrador y trazas sísmicas
Referencia externa: sismograma temporalWikimedia Commons · Atomicdragon136 · CC BY 4.0 · No es el mecanismo del equipo.

Las fotografías se cargan desde sus repositorios originales. Tras visitarlas con conexión, el navegador puede conservarlas en caché para futuras consultas sin conexión. Consulta los créditos y licencias al final del dossier.

04 / FUNDAMENTO FÍSICO

La inercia en
movimiento.

La masa no reproduce automáticamente el desplazamiento de la base. Lo que se registra es una diferencia de posición entre el estilete y la tarjeta.

PRINCIPIO DE INERCIA

Un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme cuando la fuerza resultante que actúa sobre él es nula.

01

La plataforma acelera en el eje horizontal.

02

La masa suspendida tiende a conservar su estado de movimiento.

03

Respecto de la estructura móvil, aparece un desplazamiento relativo.

04

El estilete deja una traza sobre la tarjeta solidaria al carro.

!

La dirección relativa mostrada corresponde a un instante de aceleración. No debe confundirse con la dirección de la velocidad ni con toda la respuesta dinámica del péndulo.

EXPLORACIÓN INTERACTIVA

Observa el movimiento relativo

ESQUEMA CUALITATIVO
Aceleración de la base +X Desplazamiento relativo −X LA TARJETA Y EL MARCO SE DESPLAZAN CON EL CARRO
−X+X

Instante ilustrativo: el carro acelera hacia +X y la masa aparece desplazada hacia −X respecto de la estructura.

Modelo visual cualitativo. No es una simulación dinámica calibrada ni predice la amplitud real del péndulo.
Esquema didáctico del USGS que explica la masa suspendida y el estilete de un sismógrafo horizontal y vertical
REFERENCIA CIENTÍFICA EXTERNA · USGS · DOMINIO PÚBLICOCómo explica el USGS el principio de masa inercial y estilete.Es un esquema de referencia sobre sismógrafos; no representa la geometría ni el montaje exacto del prototipo del COAR.Consultar descripción original ↗
CALCULADORA TEÓRICA

¿Qué cambia cuando cambia la longitud?

Modifica la longitud efectiva para estimar el período ideal de un péndulo simple en oscilaciones pequeñas.

T = 2π √(L / g)
Modelo ideal aproximado · g = 9,81 m/s²
10 cm60 cm
PERÍODO T1,19 s
FRECUENCIA NATURAL f0,84 Hz

Para la longitud de 35 cm indicada en el diseño, el resultado es teórico. La longitud real debe medirse desde el pivote hasta el centro de masa.

05 / COMPARACIÓN VISUAL

Dos formas de
registrar movimiento.

Compara un sismógrafo mecánico con tambor y la tarjeta fija propuesta para el registrador del equipo. Son sistemas de registro diferentes.

Sismógrafo histórico con tambor giratorio y papel de registro temporal; fotografía de referencia externa
Representación conceptual del estilete y la tarjeta fija del registrador pendular del equipo
↔
TRAZA ESPACIAL · DISEÑO CONCEPTUAL TAMBOR · REFERENCIA HISTÓRICA FIG. 04 / COMPARACIÓN
CONTROL INTERACTIVO50 %
TRAZA ESPACIALREGISTRO TEMPORAL
Proyecto del equipo

Tarjeta milimetrada fija al carro. Permite medir la extensión espacial de la traza.

Referencia histórica

Tambor con papel en movimiento. Permite ordenar la señal en el tiempo.

La imagen superpuesta del proyecto es una representación conceptual. La fotografía histórica pertenece a otro instrumento y no documenta el prototipo del COAR.

REFERENCIA MECÁNICA EXTERNA · WIKIMEDIA COMMONS · CC BY-SA 4.0

05 / DESARROLLO

Del diseño a la
comprobación.

El procedimiento debe mantener una cadena coherente: estructura estable, movimiento controlado, traza legible y lectura repetible.

ETAPA SELECCIONADA01 / 10
01

Construir la base y el marco

Cortar una base rígida y dos soportes laterales; reforzar esquinas y travesaño para reducir la flexión.

CRITERIO DE COMPROBACIÓNLa estructura no debe deformarse de forma apreciable al mover el carro.
BANCO DE EXCITACIÓN

Movimiento de referencia controlado.

El conjunto manivela–pasador excéntrico–biela–carro permite generar una carrera aproximada y repetir el movimiento. La carrera real debe medirse directamente; no basta con el valor nominal del radio.

ManivelaPasador excéntricoBiela ligeraCarro guiado
Esquema vectorial conceptual de un mecanismo manivela, biela y carro
Esquema conceptual del banco de calibración, pendiente de construcción y verificación.
Modelo didáctico real de mecanismo manivela, biela y deslizador
Referencia mecánica externaModelo didáctico de manivela–deslizador · Aliva Sahoo · CC BY-SA 4.0. No es el banco del equipo.Ver fuente y licencia ↗

FOTOGRAFÍA DE TRABAJO DE CAMPO · USGS · DOMINIO PÚBLICO

06 / PLAN EXPERIMENTAL

Calibrar antes
de concluir.

La calibración busca establecer la relación entre el movimiento aplicado a la plataforma y la extensión de la traza que deja el estilete.

NIVEL 01≈ 5 mm

Desplazamiento pico a pico nominal. Medir Dref real.

05 REPETICIONES PREVISTAS
NIVEL 03≈ 15 mm

Desplazamiento pico a pico nominal. Medir Dref real.

05 REPETICIONES PREVISTAS
↻
EXCITACIÓN OBJETIVO0,50 s / 2,0 Hz

Período por vuelta propuesto. Verificar 20 vueltas en 9,5–10,5 s.

≋
REPETICIONES15 ensayos previstos

Cinco repeticiones en cada uno de los tres niveles nominales.

⊙
VARIABLES CONTROLADASUna configuración por serie

Longitud, masa, estilete, contacto, alineación y cadencia.

INDEPENDIENTEDref · desplazamiento real del carro→DEPENDIENTEDreg · extensión de la traza
07 / CUADERNO DE DATOS

Tu laboratorio
experimental.

Registra las mediciones reales, revisa la consistencia de cada ensayo y construye una primera visualización con los datos que introduzcas.

!
El laboratorio comienza vacío.

No contiene datos ficticios. Los promedios, la dispersión y la curva solo aparecerán cuando ingreses mediciones experimentales válidas.

DATOS LOCALES
REGISTRO DE ENSAYOS

Tabla de calibración

NivelEnsayoDref medido mmTiempo 20 vueltas sDreg leído mmEstado

Los cambios se guardan en este navegador.

VISUALIZACIÓN

Curva de calibración

mm / mm
⌁Aún no hay datos válidos

Completa los ensayos, marca los registros válidos y selecciona «Analizar datos».

Mediciones válidas Ajuste lineal exploratorio
Importante sobre la incertidumbre. La resolución efectiva no es automáticamente 1 mm por usar papel milimetrado. La incertidumbre deberá considerar, según corresponda, la dispersión de las repeticiones, la lectura de la escala, la medición de Dref y la definición del ancho de la traza.

FONDO DOCUMENTAL DE INSTRUMENTACIÓN · USGS · NO REPRESENTA AL EQUIPO

08 / EQUIPO

Cinco roles.
Un proyecto.

La organización del equipo se basa en las responsabilidades descritas en la versión técnica revisada. Los nombres deben cotejarse con la lista oficial del aula.

09 / INTEGRIDAD CIENTÍFICA

Lo que el diseño
puede afirmar.

Un proyecto riguroso también explica sus límites. La capacidad final del instrumento dependerá de la construcción y de los resultados de calibración.

ALCANCE PROPUESTO

Lo que busca permitir

  • Observar movimiento relativo entre masa y estructura.
  • Registrar una traza espacial en una tarjeta fija al carro.
  • Comparar la respuesta bajo tres niveles de desplazamiento de referencia.
  • Evaluar repetibilidad bajo condiciones controladas.
LÍMITES DECLARADOS

Lo que no debe afirmarse

  • No produce un sismograma temporal completo.
  • No mide magnitud ni localiza epicentros.
  • No sirve para alertas o monitoreo sísmico oficial.
  • No se ha demostrado todavía una resolución ni incertidumbre final.
  • El hilo simple no garantiza por sí solo una oscilación restringida al plano X.
MADUREZ DEL PROYECTOActualiza estos estados cuando exista evidencia.
01PlanteamientoDocumentado
02Diseño técnicoDocumentado
03ConstrucciónPor evidenciar
04CalibraciónPendiente
05ValidaciónPendiente
VISTA TÉCNICA AMPLIADA

Detalle del diseño

Representación conceptual del proyecto. No constituye evidencia experimental.

ÍNDICE DEL DOSSIER

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