Guia_06_maquina_Atwood

Grupo de Tecnología Educativa, PUCV , Proyectos: Fondecyt 1110713, Fondef Tic-Edu TE10I012 2S-2012
Unidad: Segunda Ley de Newton
En esta clase estudiaremos el movimiento de dos masas que cuelgan de un cordel que las une y
que pasa por una polea con muy poco roce. El objetivo de la guía es entender como aplicar
correctamente la segunda ley de Newton para describir el movimiento de un objeto sometido a
la acción de fuerzas externas.
Actividad:
Montaje del experimento “la máquina de Atwood “ y predicciones
1. Ubique una regla graduada que actúe como eje y por fuera de donde se moverán las
masas de manera vertical. Ubique la barra con la polea en su extremo y cuelgue las
masas unidas por un hilo. Dibuje a continuación el sistema de dos masas y una polea
conocido como la máquina de Atwood, indicando su sistema de coordenadas, el origen,
la dirección positiva del eje, la posición inicial, la posición final, y lo mas importante de
todo: dibuje todas las fuerzas que actúan sobre cada masa.
2. Haga un gráfico cualitativo de la posición y de una de las masas en función del tiempo indicando claramente a que
masa corresponde, las unidades, las escalas en el eje, la posición inicial y la posición final.
3. Haga un gráfico cualitativo de la velocidad vy de la masa en función del tiempo indicando claramente los puntos
correspondientes a la posición inicial y la posición final.
Llame al profesor o al ayudante antes de continuar.
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Actividad:
Grabando la máquina de Atwood y obteniendo coordenadas
1. Grabe un video de la máquina de Atwood en que m1=m2=100 grs y agregue 10 grs a la masa que cae.
2. Utilice la página web para obtener las coordenadas de la masa que sube.
3. Considere un sistema de coordenadas con el eje y positivo hacia arriba y escriba a continuación las coordenadas
de posición y tiempo para:
Primer cuadro del movimiento estudiado:
Cuadro del medio del movimiento estudiado:
Último cuadro del movimiento estudiado:
x=
x=
x=
y=
y=
y=
N° Cuadro =
N° Cuadro =
N° Cuadro =
Los datos anteriores DEBEN pertenecer al tramo del movimiento del sistema de masas en donde sólo actúan sobre
ellas la fuerza de gravedad y la tensión en la cuerda.
4. Utilizando sus datos experimentales determine la aceleración (en m/s2) con que sube la masa, para esto ajuste un
polinomio de segundo grado a la curva y vs t.
Escriba la aceleración aquí:
ay(t)
=
Escriba la ecuación para la posición aquí:
y(t)
=
Escriba la ecuación para la velocidad aquí: vy(t)
=
Sólo por comparación con la masa que sube escriba la aceleración de la que baja:
En las ecuaciones anteriores sólo debe aparecer como variable el tiempo t, correspondiendo t = 0 al primer
cuadro que pertenezca al movimiento estudiado.
5. Dibuje en el recuadro el sistema de coordenadas usado para
responder las preguntas anteriores y dibuje diagramas de cuerpo
libre para la masa que sube y para la masa que baja
6. Compare los gráficos obtenidos en la planilla para y(t) y para
vy(t) con los gráficos de sus predicciones de la actividad anterior.
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Actividad:
Entendiendo la máquina de Atwood
1. Dibuje un gráfico cualitativo de posición y versus tiempo para la masa que sube en una máquina de Atwood
en que ambas masas son iguales y la rapidez al inicio del movimiento es de 1,4 m/s.
2. ¿Cuanto vale la aceleración de la masa que baja de la pregunta anterior?
3. A partir de las leyes de Newton encuentre las ecuaciones de movimiento y con ellas obtenga en excel un
gráfico de velocidad versus tiempo para la masa que baja en una máquina de Atwood en que una de las masas
vale 20 gr y la otra masa 500 gr y la rapidez al inicio del movimiento es de 1 m/s. Incluya valores para algunas
coordenadas en el gráfico que permitan obtener las pendientes.
4. ¿Cuanto vale la aceleración de la masa que baja de la pregunta anterior?
5. Compare los dos gráficos anteriores y explique las semejanzas y diferencias entre ellos.
Discuta sus resultados con su profesor.
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