Download MÁQUINA DE ATWOOD Teoría La aceleración de un objeto

Laboratorio de Mecánica
Departamento de Física
MÁQUINA DE ATWOOD
Teoría
La aceleración de un objeto depende de la fuerza neta y de la masa del objeto.
En una máquina de Atwood, la diferencia de peso entre dos masas colgantes
determina la fuerza neta que actúa sobre el sistema conformado por ambas
masas. Esta fuerza neta acelera ambas masas colgantes; la masa más pesada es
acelerada hacia abajo y la más liviana es acelerada hacia arriba.
Basándose en el diagrama de cuerpo libre, T es la tensión en la cuerda, M2 >
M1, y g es la aceleración de la gravedad. Considerando que hacia arriba las
fuerzas son positivas y hacia abajo negativas, las ecuaciones de fuerza neta para
M1 y M2 son las siguientes:
(1)
Suponiendo que la polea es de masa
despreciable, que la fricción es nula
y que la cuerda es de masa despreciable e inextensible, entonces T1 = T2.
Despejando “a”, la aceleración del sistema de ambas masas, la aceleración
teórica es “g” veces la diferencia entre las masas dividida por el total de las
masas.
(2)
Objetivo general de la práctica:
Estimar el valor numérico de la aceleración de la gravedad utilizando la
Máquina de Atwood.
Objetivos específicos de la práctica:
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Por medio de instrumentos y de la teoría del error verificar el valor numérico
de la aceleración de la gravedad.
Representar y analizar gráficos.
Encontrar la incertidumbre de la medición de la gravedad y la aceleración.
Materiales necesarios para realizar la práctica:
 Varias masas, no mayores a 200 gr.
 Polea.
 Hilo inextensible.
 Regla.
 Cronómetro
 Tornillo de Nuez
Procedimiento experimental
1. Disponga el dispositivo (Máquina de Atwood) de modo que el cuerpo de
mayor masa pueda hacer un recorrido de al menos ochenta centímetros antes
de tocar el suelo.
2. Determine el valor de la aceleración de uno de los cuerpos, para lo cual debe
medir el tiempo que éste demora en recorrer 10 cm, luego 20 cm, y así hasta
llegar a 70 cm.
3. Los valores obtenidos se deben representar en un diagrama distancia (d)
contra tiempo (t). Los puntos deben ajustarse a una parábola.
4. El valor de la pendiente de la parábola en cada instante de tiempo
representará numéricamente la velocidad del cuerpo en dicho tiempo y la
variación entre dos cualesquiera de estos valores de velocidad se debe
corresponder con la aceleración del cuerpo.
5. Utilice el valor de la aceleración calculado experimentalmente y sustitúyalo
en la ecuación (2)
6. Encuentre el valor del error relativo, el absoluto y la dispersión cuadrática
media de los valores obtenidos experimentalmente.
7. Cambie el valor, de al menos una de las masas y repita las mediciones.
Compare el valor de la aceleración con el obtenido anteriormente y haga un
análisis de la causas de las variaciones observadas.
8. Redacte un informe del experimento con todos los datos obtenidos, haciendo
énfasis en las conclusiones del trabajo experimental.
Preguntas que deben ser respondidas antes de iniciar el trabajo experimental:
1. Enunciar cada una de las leyes de Newton y explicarlas
2. ¿En qué consiste la máquina de Atwood?
3. ¿Qué tipo de movimiento experimenta cada uno de los cuerpos que
conforman la máquina de Atwood? Explique.
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4. Cuáles son los elementos que deben tenerse en cuenta para garantizar que el
experimento se realice bajo el modelo previsto?
5. Cuáles son las variables a considerar para analizar la máquina de Atwood?
6.¿Qué parámetro físico se dispone a determinar usted en el desarrollo de esta
práctica de laboratorio? ¿cuáles son los parámetros que se deben medir para
poder realizar esa determinación
Bibliografía
 SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN: '" Física Universitaria",
Vol. I y II, Pearson, 1999
 SERWAY-J "Física para Ciencias e Ingeniería" Editorial Thomson
 Resnick-Halliday, Tomo I. Mecánica. Ediciones Reverté. Cuarta Edición.
Tabla No.1: Resultados obtenidos relación M1/ M2=5/6
M1(g)
M2(g) Distancia
t1
t2
t3
t prom(s)
(cm)
10
20
30
40
50
60
70
Tabla No.2: Resultados obtenidos relación M1/ M2=5/7
M1(g)
M2(g) Distancia
t1
t2
t3
t prom(s)
(cm)
10
20
30
40
50
60
70
Tabla No.3: Resultados obtenidos relación M1/ M2=5/8
M1(g)
M2(g) Distancia
t1
t2
t3
t prom(s)
(cm)
10
20
a(cm/s2)
g(cm/s2)
a(cm/s2)
g(cm/s2)
a(cm/s2)
g(cm/s2)
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