Laboratorio de HT Inercia

Laboratorio de HT Inercia
Nombre:___________________
PSI Física
Problema: El objetivo de este laboratorio es:
 Verificar la Segunda Ley de Newton F=ma.
 Medir la aceleración debido a la gravedad, g.
Materiales:
 Carrito
 Polea
 Cuerda
 Masas0.2 kg – 1.0 kg
 Interfaz PASCO
 Sensor de movimiento II PASCO
 PC con el software Capstone PASCO
Preparando el Software PASCO Capstone:
1. Conectar el sensor de movimiento a la interfaz PASCO (el conector amarillo va en la
entrada digital 1, y el conector negro va en el puerto 2). Enciende la interfaz.
2. Ejecuta el software Capstone en la computadora. En la barra lateral izquierda, haz click
en “Hardware Setup”. Luego, haz click en el círculo amarillo que representa el primer
puerto de entrada digital (donde está el conector amarillo) y selecciona “Motion Sensor
II”.
3. En la barra lateral derecha, haz doble click en el ícono de “Graph”. Haz que sobre el eje
X esté el tiempo y sobre el eje Y la velocidad.
Organización:
Un carrito de masa, mcarrito, con una masa agregada, m,se encuentra sobre una mesa
conectado por una cuerda a una masa suspendida, msuspendida,se encuentra colgando de una
polea que se encuentra fija al borde de la mesa. La longitud de esa cuerda, x, es lo suficiente
larga de forma tal que la masa suspendida toca el piso cuando el carrito toca la polea.
Diagramas de cuerpo libre y ecuaciones de la Segunda Ley de Newton:
Carrito
mcarrito + m
FT = (mcarrito + m)a
(2)
(1)
FT
FT
Masa suspendida
msuspendida g
msuspendida
–FT + msuspendidag = msuspendida a
agregando (1) y (2):
msuspendida g = (mcarrito+ m)a + m2a
msuspendida g = (mcarrito+ m + msuspendida)a
(3)
Procedimiento:
En este experimento medirás los cambios en la aceleración de un carrito de acuerdo a medida
que se le va agregando masa.
Todos los datos y cálculos deben ser ingresados en la tabla adjunta al final de este práctico.
1. Preparación:
 Pesa el carrito, luego determina su masa mcarrito = ________ kg (ingresa esto en la
columna 1)
 Cuelga una pequeña masa (10 o 20 g) sobre el final de la cuerda. Registra este
valor de la masa suspendida msuspendida = _________ kg(ingresa este valor en la
columna 2)
2. Para cada una de las siguientes 5 masas: m = 0.2 kg, 0.3 kg, 0.5 kg, 0.7 kg, y 1.0 kg:
 Coloca la masa en el carrito.
 Tira el carrito hacia atrás hasta que la masa suspendida simplemente toque la polea.
 Prepara el software Capstone para comenzar a registrar los datos, luego suelta el
carrito.
Análisis:
1. Registra la v inicial y la v final para cada una de las masas que se encuentran en la
mesa usando la herramienta punto del software Capstone. Registra también el tiempo
de la v inicial y la v final. Registra tus respuestas en la columna 5 y 6.
2. Calcula a para cada total de las masas usando la v inicial y la v final y los valores para
calcular la pendiente promedio. Registra tu respuesta en la columna 7.
3. ¿Qué sucede con la aceleración del carrito cuando se le agrega más masa?
4. Explica de que forma la inercia (masa) está relacionada con la aceleración del carrito.
5. Para cada una de las filas en la tabla, calcula F=Ma y registra tus resultados en la
columna 8.
6. Luego calcula el promedio el valor promedio de F=Ma y registra tu respuesta en la celda
de abajo a la derecha de la tabla.
7. Observa que F es aproximadamente igual en todas las filas. Esta fuerza es solamente el
peso de la masa suspendidaF = msuspendidag.
a. Dado tu promedio de F, halla el valor de g.
b. ¿Cómo se compara esto con el valor aceptado de 9.8 m/s2?
Aplicación:
8. Otro experimento es realizado usando el mismo aparato. Esta vez el carrito con la masa
agregada es fija, mcarrito+ m = 1.2kgy la masa suspendida, msuspendida cambia. Calcula la
aceleración del carrito para los 3 valores de msuspendida completando la tabla de abajo.
mcarrito + m
(kg)
msuspendida
(kg)
M = mcarrito+ m +
msuspendida (kg)
msuspendida g
(N)
a (m/s2)
0.01
0.02
0.04
Usael valor de g = 9.8 m/s2.La ecuación (3) de la página 1 puede serte útil.
9. Una masa de 20 kg es conectada mediante un cable de 100 metros a un auto que se
encuentra en reposo, sin frenos, y a 100 metros del borde del precipicio. El peso es
suspendido por una polea al borde del precipicio y liberado.
a. ¿Cuál es la aceleración del auto hacia el precipicio?
b. ¿Cuánto tiempo tarda el auto en llegar al precipicio?
c. ¿Con qué velocidad viaja el auto al momento que va hacia el precipicio?
Datos del Laboratorio de inercia y Tabla de análisis
(1)
Masa
del
carrito
(2)
Masa
suspendid
a
(3)
Masa
agregada
(4)
Masa total
(5)
Tiempo y v
inicial
(6)
Tiempo y v
final
mcarrito
(kg)
msuspendida
(kg)
M
(kg)
M=mcarritt+m+msuspendida
(kg)
Usa la
herramien
ta punto
Usa la
herramien
ta punto
(7)
Aceleración
(8)
Fuerza
a=
F = Ma
(N)
𝑣𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −𝑣𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
𝑡𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 −𝑡𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
Fuerza promedio =