Informe de fisica

Universidad de Puerto Rico
Recinto en Río Piedras
Facultad de Ciencias Naturales
Departamento de Física
FISI-3013 Sección 016
Primer Semestre 2011-2012





Experimento #5:
Máquina de Atwood










T.A. Diego Rodríguez
Fecha de ejecución: 09/30/2011
Fecha de entrega: 10/07/2011



Índice
Página (s)

1.   Fundamento teórico…………………………………………………………………1-4
2.  Datos experimentales………………………………………………………………..5-8
3.   Discusión y Análisis de Resultados………………..……………………………….9-11
4.   Conclusión……………………………………………………………..……………12-14
5.   Referencias………………………………………………………………………….15
















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Fundamento Teórico

A través de los experimentos pasados se ha aprendido mucho sobre los efectos que tienen en la fuerza las diferentes cantidades demasas. En este experimento se trabajará con una situación semejante a la suma de vectores, pero esta vez utilizando una máquina de Atwood, la cual se compone de dos ruedas pequeñas o poleas ideales (para evitar los valores de fricción y dimensiones de las ruedas en los cálculos) por las que pasa una cuerda o hilo a los que se encuentran atados un portamasas en cada uno de sus extremos. La máquinade Atwood es un aparato mecánico cuya finalidad es probar las leyes de la gravedad mediante la reproducción de la caída de los cuerpos, permitiendo la demostración de las leyes de movimiento uniformemente acelerado.


Fig. 1: Máquina de Atwood

En la utilización de la máquina de Atwood, se aplica la Segunda Ley de Newton para el movimiento, la cual establece que la aceleración de un objetoes directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre ella y es inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración es en la dirección de la fuerza neta que actúa sobre el objeto. Esta ley se puede expresar como una ecuación:

= , en donde es aceleración, m es masa y Ʃ es la fuerza neta.

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La fuerza neta es la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre unobjeto.

La ecuación puede arreglarse de la siguiente manera:
Ʃ = m
ƩF es un vector que puede resolverse en sus componentes:
Ʃx = mx
Ʃy = my

En este experimento se identificará la aceleración de los objetos con diferentes masas, tanto la aceleración teórica como la experimental; para así poder identificar un porciento de error. Para obtener la aceleración teórica, se utiliza la siguienteecuación:

a = g

Esta ecuación se obtiene mediante el análisis del diagrama de cuerpo libre (Ver Fig. 1) para cada masa (m1 > m2) utilizando la segunda ley de Newton:

Para m1:
m1g-T = m1a
(Donde T es la tensión en la cuerda y g es la aceleración gravitacional)

Para m2:
T-m2g = m2a

Las ecuaciones son sumadas y se obtiene:
m1g-m2g = (m1+m2) a

En la ecuación se despejapara a y así se obtiene la ecuación utilizada para obtener la magnitud de la aceleración teórica.
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Con esto también se puede obtener la magnitud de la tensión en la cuerda utilizando cualquiera de las ecuaciones de m1 y m2, sustituyendo lo que es a de acuerdo a la ecuación anterior y despejando para T. Se obtiene la siguiente ecuación:

T = g

Los objetivos del experimento (segúnel manual) son los siguientes:
1. Definir fuerza neta.
2. Identificar las fuerzas que actúan en ambas masas.
3. Determinar experimentalmente la aceleración de los objetos.
4. Aplicar la segunda ley de Newton para determinar teóricamente la aceleración de los dos objetos.
5. Obtener la magnitud de las tensiones.
6. Identificar el porciento de error entre las aceleraciones teóricas yexperimentales.
7. Realizar gráficas de movimiento.

El experimento se basa en dos partes. En la primera parte, se utilizó la máquina de Atwood, una fotocelda en una de las dos ruedas, la interface ScienceWorkshop 750 y el programa de “Data Studio”. Dos portamasas se colocaban en cada extremo de los hilos, a uno de los dos se le identificaba como m1 y se le añadía 11.0g, dándole un total de 61.0g. Al...