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Tecsup – P.F.R.

Laboratorio de Física II

PRÁCTICA Nº 05
MÁQUINA DE ATWOOD – FUERZA CENTRIPETA.
1. OBJETIVO
1) Estudiar la relación entre fuerza, masa y aceleración empleando una máquina
de Atwood.
2) Determinar experimentalmente la aceleración del sistema.
3) Determinación de la fuerza centrípeta en un péndulo.

2. MATERIALES
-

Una computadora con software DataStudio
Unainterfase POWER Link
01 sensor de movimiento rotacional
01 Sensor de fuerza
Un Photogate Port PS-2123
Un Photogate Head ME-9498A, con cable de conexión a Photogate Port
2 bases
1 soporte
1 grapa
3 varillas de 25 cm
Una nuez invertida
Hilo
1 masa pendular
Pesa de 0,5 N (6)
Una regla graduada.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO

3.1.

La maquina de Atwood.

En la máquina de Atwood, la diferenciade peso entre dos masas colgantes
determina la fuerza que actúa sobre el sistema formado por ambas masas.
Esta fuerza neta acelera ambas masas, la más pesada acelera hacia abajo y
la más ligera hacia arriba.

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Polea
T

M2

M1

Masa 2

Masa 1

T

M1g

M2g

Figura 1. Diagramas de cuerpo libre.

Basándose en el diagramaanterior, T es la tensión del hilo, M2 > M1, y g es
la aceleración de la gravedad. Si consideramos el movimiento ascendente
como positivo y el movimiento descendente como negativo, las ecuaciones
de la fuerza neta para M1 y M2 son:
T1 – M1 g = Fneta = M1 a
T2 – M2 g = Fneta = M2 (-a)
Considerando que la polea no tiene masa, que no existe fricción y que el
hilo no tiene masa y no se estira, secumple que: T 1 = T 2. Despejando ‘a’,
la aceleración del sistema formado por ambas masas, se tiene que, la
aceleración teórica es igual a ‘g’ veces la diferencia de las masas dividida
por la masa total del sistema:

a=

a=
3.2.

g ⋅ (M 2 − M1 )
M1 + M 2
Fneta
M1 + M 2

Fuerza centrípeta en un péndulo.

La lenteja de un péndulo describe una trayectoria circular, por lo que, sobreella actúa una fuerza centrípeta. En el péndulo, la tensión en el hilo origina
movimiento circular de la lenteja. La fuerza neta sobre la lenteja es la
resultante de la tensión del hilo y la fuerza de la gravedad.

T = tensión
mg = peso
Figura 2. Diagrama de cuerpo libre.

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De la segunda Ley de Newton,

Σ F = T − mg = ma = Fc
donde Tes la tensión del hilo, m es la masa del péndulo, g es la
aceleración de la gravedad y Fc es la fuerza centrípeta.

Se pondrá a cero el Sensor de fuerza cuando el péndulo esté situado en su
posición de equilibrio (cuando T = mg). Esto supone que la fuerza medida
por el Sensor de fuerza cuando el péndulo pasa por el punto más bajo de su
recorrido es igual a la fuerza centrípeta Fc.

Fc = mv2
r

donde r es el radio de la trayectoria circular, que en este caso, es igual a la
longitud del péndulo.

4. PROCEDIMIENTO
Determinación de la aceleración.

Ingrese al programa Data Studio, haga clic sobre el icono crear experimento
y seguidamente reconocerá el sensor de movimiento rotacional, previamente
insertado a la interfase POWER Link.
Seguidamente configure el sensor aaceleración lineal a 50 Hz y arrastre el
icono GRÁFICO sobre dicha aceleración (configúrelo a 2 decimales).
Haga el montaje de la figura 3, ponga el sensor rotacional perfectamente
vertical a fin de que no reporte lecturas erróneas y utilice la polea de mayor
tamaño.
Con el montaje de la figura sólo hace falta que suelte las pesas que se irá
incrementando gradualmente de velocidad hacia abajo,mientras se hace esta
operación, su compañero grabará dicho proceso.
Verifique el radio de la polea al configurar el sensor, no trabaje con datos
erróneos.

No permita que las pesas golpeen la polea del sensor rotacional, la
pesa M1 debe tocar ligeramente el piso al iniciar el experimento.

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Varilla

Sensor
rotacional

Nuez doble...