Máquina de Atwood

Objetivo

  • Analizar un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado usando el teorema del trabajo-energía, así como su relación con los análisis cinemático y dinámico (segunda ley de Newton).

Motivación

Como se vio en las prácticas anteriores, el concepto de fuerza es fundamental en el estudio de la Física. Igualmente importante es la idea de que las fuerzas pueden realizar trabajo sobre un cuerpo y cambiar así la magnitud de su velocidad. Esta relación se condensa en el teorema del trabajo y la energía cinética.

Los métodos energéticos se usan en casi todas las áreas de la ciencia y de la ingeniería. En el diseño de cualquier dispositivo móvil debe considerarse la forma en que se transforma la energía durante su funcionamiento. Esto puede simplificar considerablemente el análisis de muchos sistemas, especialmente de aquellos en los que intervienen fuerzas que dependen de la posición de un cuerpo, como las fuerzas gravitatorias o las fuerzas ejercidas por resortes. En estos casos el teorema del trabajo y la energía adquiere la categoría de una ley de conservación.

Al ver la aplicación de este principio se espera que desarrolle su intuición respecto a la energía y sus transformaciones, y obtenga una mejor visión de la aplicación de esas ideas a otros campos.

Equipo requerido

  • Interfaz ScienceWorkshop 750 (USB)
  • Sensor “polea inteligente”
  • 2 Portapesas
  • Juego de pesas de 1, 2, 5 y 10 g
  • Balanza
  • Regla
  • Soporte universal y nuez

Procedimiento

Configuración del equipo

Se analizará la máquina de Atwood, que consiste en dos masas suspendidas de una polea, como se muestra en la Figura 2.

Atwood1.jpg

Disponga los elementos como se observa en las figuras 2 y 3. Tenga en cuenta que la longitud de la cuerda debe permitir que ambas masas recorran toda la distancia entre la polea y la base.

Atwood2.jpg

Configuración de la interfaz y el sensor

1. Conecte la polea inteligente a la interfaz ScienceWorkshop 750.

2. Configure el sensor activando únicamente las medidas de posición y velocidad.

3. Abra un gráfico de posición vs. tiempo y otro de velocidad vs. tiempo.

4. En la ventana de Configuración, seleccione Opciones de muestreo.

5. Mida la distancia que recorrerá el portapesas 1.

6.Defina la Detención automática para una posición mayor que dicha altura menos 0,05m.

Procedimiento de recoleccion de datos

1. Mida la masa de los portapesas e identifíquelos con los números 1 y 2. Guarde esta y otras observaciones importantes de la práctica en un Cuaderno de Prácticas. (ESTE PUNTO DEBE CAMBIARSE DEBIDO A QUE LOS PORTAPESAS DEBEN PESARSE ANTES DE HABER REALIZADO EL MONTAJE)

2. Coloque 5 g en ambos portapesas.

9. Adicione 2 g al portapesas número 1. Este portapesas comenzará su recorrido en la parte superior (junto a la polea). Anote el valor de las masas suspendidas (tenga en cuenta la masa de los portapesas).

10. Sostenga uno de los portapesas, haga clic sobre el botón Inicio y suéltelo para empezar el registro de datos.

11. Ponga otros 2 g en el portapesas número 1 y repita el paso anterior. Haga un tercer ensayo con 2 g más.

12. Coloque un nombre adecuado para cada ensayo y guarde la actividad.

Tipo de análisis

Atwood análisis cinemático

Atwood análisis dinámico

Atwood análisis Trabajo y energía cinética

Atwood análisis conservación de la energía

Bibliografía

F. W. Sears, M. W. Zemansky, H. D. Young, R. A. Freedman. Física Universitaria, volumen 1. Décimo primera edición, Pearson Educación, México, 2004.
PASCO Online Physics Experiments. Motion Challenge.
http://www.pasco.com/experiments/physics/september_2004/home.html

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