Electronica

PRÁCTCIAS

DE

LABORATORIO

DE FÍSICA

Luis Sáenz Esteruelas. saenz.68500

Diego Sillero Martínez. sillero.68448

Grupo 1.2.9

Leyes de Newton

Objetivos de la práctica

• Comprobar la segunda ley de Newton analizando la relación entre fuerza, masa y aceleración.
• Estudio del movimiento rectilíneo con aceleración constanteobteniendo las relaciones: espacio-tiempo, velocidad-tiempo.
• Obtener el valor de la aceleración de la gravedad g.

Fundamento teórico

La figura 1 muestra un sistema formado por un carro que se desplaza por un carril sin rozamiento debido a una masa –m- que cuelga de un hilo a través de una polea, ambos de masa despreciable.
M

m

Fig.1

En este sistema elcarro –M- y la masa –m- describen un movimiento unidimensional con la misma aceleración. Aplicando la segunda ley de Newton a ambos cuerpos se obtiene:

T

⎧⎪
T a ⎨
PM ⎩⎪

Pm - T = ma
T = Ma

N
a Pm

Fig.2

donde T es la tensión de la cuerda, Pm=mg el peso de la masa m y a elmódulo de la
mg
aceleración. Pm=(m+M)a. Despejando el valor de a, se obtiene a =

m + M

Si las masas M y m no se modifican, la aceleración es constante. El movimiento del carro es por lo tanto un movimiento rectilíneo con aceleración constante, que describiremos en un eje x(t) (fig. 3).
ar = ai
M r

O x
Fig. 3
vr(t) = v irr(t) = xr

Si el carro parte del reposo v(0)=0 y elegimos el origen de coordenadas en la posición de arranque x(0)=0, el movimiento vendrá descrito por
⎧v = at
⎪
⎨
⎪x =
⎩
1 at 2
2

Dispositivo experimental

La figura 4 muestra esquemáticamente el dispositivo experimental que se va a utilizar en la

Fr igura 4.: Partes constitutivas deldispositivo experimental (1: disparador; fuente de alimentación del disparador; 3: carro con tarjeta; 4: banco neumático; 5 soplante; 6: barrera fotoeléctrica 1; 7: barrera fotoeléctrica
2; 8: cronómetro; 9 portapesas

Consiste en un carro de masa M que lleva incorporada una tarjeta de longitud L y que se desplaza a lo largo de un banco por estar unido, mediante un hilo y a través de unapolea fija, a un portapesas de masa m0, en el que se colocan masas adicionales idénticas m*. El banco dispone de una superficie con orificios por los que se insufla aire a presión mediante un soplante conectado a uno de sus extremos. Así, el carro desliza sobre el banco evitando en gran medida el rozamiento.

El experimento necesita que el carro parta con velocidad inicial nula. Para ello sedispone de un electroimán que actúa como disparador: mientras se le suministra corriente eléctrica es un imán que retiene el carro, y al suprimirse la alimentación la imanación cesa y el carro comienza a desplazarse.
Las barreras son dos horquillas fotoeléctricas conectadas entre sí y a un cronómetro, y detectan el instante en que se obtura el paso de luz. Hay dos maneras de medir que se aplicaránen distintos momentos de la práctica:
a) Medir el tiempo transcurrido entre la obturación de la primera horquilla y la segunda, es decir, el tiempo transcurrido desde que el extremo de la tarjeta pasa la primera barrera hasta que llega a la segunda. Para ello se coloca el cronómetro en posición pulse.
b) Medir el tiempo que tarda la tarjeta en atravesar la barrera. Paraello se requiere sólo
una barrera (la que dispone de cronómetro, de la cual hay que desconectar la otra) y colocar el cronómetro en posición gate.

Desarrollo de la práctica

Como primer paso determinaremos por medidas directas los valores de M, L, m0 y m*.

1. Movimiento rectilíneo con aceleración constante. Relación s/t y v/t.

Queremos medir, en distintos instantes de...