plano inclinado

EXPERIMENTO 7
PLANO INCLINADO

1. OBJETIVO
Mediante el uso de un carril de aire inclinado calcular el valor de la gravedad en el laboratorio.
Analizar la estimación de la incertidumbre de medidas indirectas (velocidad y aceleración) a
partir de medidas directas como tiempo y longitud.
 Usar la técnica de regresión lineal para hallar la pendiente de la recta resultante del
experimento.


2. INTRODUCCIÓN
El movimiento a analizar en esta práctica es el realizado por un móvil de masa m que se coloca
sobre un plano inclinado de ángulo . Entre el plano inclinado y la masa no debe existir fricción;
bajo estas condiciones, las fuerzas que actúan sobre la masa m se conocen perfectamente, y puede
usarse la segunda ley de Newton para determinar la aceleración.
Construyendo eldiagrama de cuerpo libre de la masa, se puede observar que las únicas fuerzas que

actúan sobre la masa, son la normal (N), que actúa perpendicular al plano y el peso W, que actúa
verticalmente, hacia abajo. Es conveniente ubicar los ejes coordenados con el eje x a lo largo del
plano inclinado y el eje y perpendicular al mismo.
Aplicando la segunda ley de Newton a la masa m y haciendo lasumatoria de fuerzas en cada eje,
se tendrá
ax = g sen
(1)
Como ax es constante, podemos aplicar las ecuaciones para un movimiento uniformemente
acelerado, y en especial:
vfx2 - vox2 = 2ax(x - xo)

(2)

Donde Vfx será la velocidad de m después de caer por el plano inclinado una distancia D, y Vox la

velocidad al comienzo del movimiento.
Si en la ecuación (1), hacemos mg = Fg (fuerzagravitacional total) tendremos que:
Fg = (ax /sen ) m

(3)

Lo que sugiere un método simple para medir la gravedad g utilizando un carril de aire inclinado con
fricción tendiente a cero. Simplemente midiendo el ángulo de inclinación, la distancia recorrida por
un carro dinámico y las velocidades inicial y final al recorrer una distancia determinada.

3. MATERIALES











1 Carril de aire con metro incluido (Resolución = 0.001 m, tolerancia 0,1%)
1 Carro dinámico
1 Bandera
1 Cronómetro Pasco (Resolución 0.001 s, tolerancia 0,1%)
1 Fotocelda auxiliar
2 Prensas con soporte para los dos foto-sensores
1 Bloque de aluminio para variar inclinación del plano inclinado
1 Calibrador
1 Nivel
1 Balanza electrónica
Masas (arandelas)

4. Recomendaciones
El carril de aire funciona gracias a un compresor que inyecta aire al mismo, este sale por
agujeros perpendiculares y uniformemente distribuidos en la superficie del carril, que ayudan a
nivelar la componente de la masa del carro dinámico a lo largo del eje y (N), y además reducen
el rozamiento entre el carro dinámico y el carril de aire a prácticamente cero.
 El cronómetro Pasco y lafotocelda auxiliar se ubican a una distancia D una de otra, utilizando
las 2 prensas con soportes, lo cual garantiza que las fotoceldas quedarán igualmente
posicionadas, sin importar la inclinación que se le dé al plano (lograda por el largo h, del bloque
de aluminio). Se fija el cronómetro en modo Gate y se presiona Reset para tomar un nuevo
valor. Para que el cronómetro guarde el tiempo de lafotocelda auxiliar, se coloca el modo
Memory en On Se debe tener presente que en pantalla queda el tiempo que se demora en
pasar la bandera (de ancho L) por la primera fotocelda y en Memoria queda almacenado la suma
de este tiempo con el tiempo que se demora en cruzar la segunda fotocelda. Al accionar Memory
se borrará el primer dato.

 El fotosensor permite medir el tiempo del paso de labandera por el mismo, como es una
distancia relativamente pequeña, se puede considerar que la velocidad es casi constante, por
tanto podremos aproximar L/t a la velocidad instantánea del carro dinámico al pasar por el
fotosensor. Por la construcción del fotosensor se debe tener en cuenta que el espesor de la
bandera real que es sensado tiene aproximadamente 0.0024 m menos de lo que se mide con...