mecanica

Introducción a la Física Experimental

Universidad de La Laguna

CINEMÁTICA Y DINÁMICA DE UNA PARTÍCULA
Para la realización de esta práctica el alumno deberá venir al laboratorio provisto con
hojas de papel milimetrado

Objetivos:
Analizar el movimiento rectilíneo y uniforme de un móvil al aplicar una fuerza
constante. Se llevará a cabo una comprobación experimental de los principiosbásicos de
la mecánica clásica newtoniana para determinar las relaciones existentes entre:
• El espacio recorrido y el tiempo
• La velocidad y el tiempo
• La aceleración y la masa acelerada
• La aceleración y la fuerza aplicada

Material:
1 banco de cojín neumático con escala graduada
1 carro provisto de 3 enganches para las masas y una cartulina que sirve de obturador.
mc=355.4g (la masadel carro)
lob= 1.8 cm (la longitud del obturador)
1 polea
2 células fotoeléctricas
1 contador digital de tiempos
1 generador de corriente
3 pesas cada una con un enganche:
m2=10.46g
m2=10.59g
m2=20.14g
3 pesas cada una con dos enganches:
m1=25g
m1=50g
m1=75.9g

Introducción:
En esta practica se comprobaran distintas relaciones de la mecánica clásica. La
ecuación del movimientopara una masa puntual m sobre la cual actúa una fuerza F es:
F = ma
Siendo a la aceleración de la partícula en función del tiempo.

(1)

Introducción a la Física Experimental

Universidad de La Laguna. Curso 01/02

dv ( t ) d 2 r ( t )
a( t) =
=
dt
dt 2
donde v es la velocidad en función del tiempo y viene dada por
v(t ) =

(2)

dr (t )
, donde r(t) es el vector de posición enfunción del tiempo
dt

(3)

Para el caso particular en el que la fuerza aplicada es constante (F=const) y las
condiciones iniciales son r(0)=0 y v(0)=0, haciendo uso de las expresiones (1) y (2)
obtenemos las siguientes expresiones para la velocidad y posición de la partícula en
función del tiempo:

v( t) =

F
t = at
m

(4)

r( t) =

F 2 1 2
t = at
2m
2

(5)

Con elobjeto de estudiar las relaciones en
las que estamos interesados, construimos
un dispositivo cuyo esquema se muestra
en la figura 1.
Como vemos, se trata de un sistema
compuesto por dos masas m1 y m2, que
describen un movimiento unidimensional
con una aceleración a común, bajo la
acción de la fuerza constante F=m1g dada
por el peso de la masa m1. Despreciamos
las fuerzas debidas alrozamiento.
Por lo tanto, para hallar la velocidad y la
posición de la partícula en este problema,
se realizan los siguientes pasos:

m2

Figura 1

m1 g

1. Se escribe la ecuación del movimiento del sistema, haciendo uso de la relación (1) y
teniendo en cuenta que la masa total es M=m1+m2

(m1+m2)a=m1g

(6)

2. Haciendo uso de las relaciones (4) y (5), obtenemos las siguientes expresiones:v( t) =

m 1g
t
m1 + m 2

(7)

r( t) =

m 1g
t2
2( m 1 + m 2 )

(8)

Procedimiento experimental:

Introducción a la Física Experimental

Universidad de La Laguna. Curso 01/02

Para generar un movimiento rectilíneo uniforme, sin rozamiento, que se
corresponda con el esquema de la fig.1, se hace uso de un dispositivo que consta de un
banco de cojín neumático, cuyomontaje se muestra a continuación en la figura 2.

Fig.2

En este dispositivo, el aire inyectado a presión en un extremo, se filtra a través
de los orificios de la superficie sobre la que se desplaza el móvil (el carro). De esta
forma se consigue disminuir el rozamiento, que se despreciara a lo largo de la practica.
1234 y 567conecta
8910 y 11-

el carro, cuyo movimiento se va a estudiar.Sobre el se encuentra un trozo
de cartulina, de longitud lob conocida, que sirve de obturador de los haces
de las células fotoeléctricas A y B.
las clavijas para colocar las masas m2 sobre el carro.
la masa m1, cuyo peso es la fuerza externa constante aplicada sobre el
sistema.
las patas del dispositivo que ayudan a obtener el correcto nivelado
(No se deben tocar)
parachoques elástico.
el...