Trabajos

Universidad Nororiental Privada “GRAN MARISCAL DE AYACUCHO”
Laboratorio de Física
Sección: 2S2303

Ciudad Guayana; Enero 2012
Resumen

La segunda ley de Newton permitió plantear la hipótesis de que la acción de una fuerza constante implicaría que la cantidad de movimiento debería estar representada por una función lineal donde su pendiente indica el valor de la fuerza netaexterior actuante en el sistema.

La hipótesis propuesta sobre el modelo dinámico de Newton pudo ser verificada en forma experimental ya que pudo comprobarse la linealidad de la función de la cantidad de movimiento en el tiempo para la acción de fuerzas exteriores constantes y que la pendiente de dicha función obtenida fuera al menos consistente con los valores y signos de las fuerzas exterioresnetas actuantes en el sistema de la máquina de Atwood.

Introducción

En esta práctica trataremos el fenómeno que sucede en el experimento de la máquina de Atwood, para lo cual realizaremos el experimento donde se observara el efecto del sistema mecánico de masa cuerda.

En este experimento haremos varias pasadas con tres o cuatro mediciones cada una de las cuales tomaremos la distanciarecorrida en cm y el tiempo que se tardo en ser recorrida.

Consideramos importante variar las masas para estudiar distintos casos que permitan evaluar mejor la verificación de la cantidad de movimiento a partir del valor de la fuerza exterior actuante en el sistema.

Podremos evaluar el experimento mediante el cálculo del error experimental.

Objetivo General:
Estudiar la relación entre lafuerza, masa y aceleración usando la máquina de Atwood.

Marco Teórico
Máquina de Atwood

La máquina de Atwood consiste en dos masas, y , conectadas por una cuerda inelástica de masa despreciable con una polea ideal de masa despreciable.

Cuando , la máquina está en equilibrio neutral sin importar la posición de los pesos.
Cuando ambas masas experimentan una aceleraciónuniforme.

Ecuación para la aceleración uniforme
Podemos obtener una ecuación para la aceleración usando análisis de fuerzas. Puesto que estamos usando una cuerda inelástica con masa despreciable y una polea ideal con masa despreciable, las únicas fuerzas que tenemos que considerar son: la fuerza tensión (T) y el peso de las dos masas (mg). Para encontrar el tenemos que considerar la fuerzas queafectan a cada masa por separado.

Fuerzas que afectan :
Fuerzas que afectan :


Usando la segunda Ley de Newton del movimiento podemos obtener una ecuación para la aceleración del sistema.










Ecuación para la tensión
Puede ser útil obtener una ecuación para la tensión en la cuerda. Para evaluar la tensión sustituimos la ecuación por la aceleración encualquiera de las dos ecuaciones de fuerza.


Por ejemplo sustituyendo en , obtenemos



La tensión puede obtenerse de una forma similar de

Ecuación para una polea no ideal
Para diferencias muy pequeñas de masa y entre m1 y m2, el momento de inercia (I) sobre la polea de radio r no puede ser despreciada. La aceleración angular de la polea viene dada por:


En este caso, el torque totaldel sistema se convierte en:



La aceleración de un objeto depende de la fuerza neta aplicada, y la masa. En una máquina de Atwood, la diferencia en peso entre dos masas colgantes determina la fuerza neta que actúa en el sistema formado por ambas masas. Esta fuerza neta acelera a ambas masas colgantes; la más pesada es acelerada hacia abajo y la más ligera es acelerada hacia arriba.

Enel diagrama de cuerpo libre de la máquina de Atwood, T es la tensión en la cuerda, M1 es la masa más ligera, M2 es la masa más pesada, y g es la aceleración de gravedad. Asumiendo que la polea no tiene masa, la cuerda no tiene masa y es inextensible, que no hay fricción, la fuerza neta en M1 es la diferencia entre la tensión y su peso (M1 * g), es decir, T > M1 * g. la fuerza neta en M2 es la...