Dinámica de un Movimiento Unidimensional (Fiz109 DS)

Dinámica de un Movimiento Unidimensional

Objetivo

Familiarizarse con la segunda Ley de Newton por un método experimental simple.

Materiales

- Riel con carro Pasco

- Fotocelda

- Polea

- Programa DATA STUDIO

Si en un sistema inercial en el que se tiene un cuerpo en movimiento se mide la fuerza resultante, $LaTeX: F_{Neta}$,sobre el cuerpo y simultáneamente la aceleración de éste, se encontrará que ambos están relacionados con la siguiente expresión:

$LaTeX: a=\frac{F_{Neta}}{m}$

Donde $LaTeX: m$ es la constante de proporcionalidad, denominada masa.

En este experimento el móvil de masa $LaTeX: M$ es acelerado sobre el plano por medio de un hilo liviano en cuyo extremo se le coloca una masa $LaTeX: m$ (Gancho con golillas).

Montaje Experimental

i) Monte un sistema experimental como lo indica la figura 1.

Figura 1

ii) Elija las masas $LaTeX: M$(carro) y $LaTeX: m$ (gancho con golillas) de tal modo que el sistema deslice por si solo con facilidad. Al deslizarse los cuerpos, girará la polea y nos permitirá recoger información sobre el movimiento de ellos utilizando la fotocelda que está sobre la polea.

iii) Antes de comenzar a medir recuerde que puede cambiar las condiciones en su sistema experimental agregando o quitando golillas del gancho; También es importante que antes de ponerse a medir PIENSE: qué datos precisa y cómo los puede obtener del experimento o elaborar de los datos obtenidos.

iv) Conecte la fotocelda al canal 1 de la interfaz y seleccione en el programa el icono correspondiente a la Polea (Smart Pulley). En el icono seleccione la opción de velocidad.

Procedimiento

1) Mida y registre en la tabla 1 las masas $LaTeX: M$ y $LaTeX: m$.

2) Posicione el carro en el extremo superior del riel. La medición empezará automáticamente cuando el haz de iluminación de la fotocelda sea bloqueado por primera vez. Presione el botón START para comenzar la recolección de datos.

3) Antes de que el carro impacte el extremo inferior del riel, presione el botón STOP para terminar con la recolección.

4) Obtenga el valor de la aceleración(en este caso aceleración experimental: $LaTeX: a_{exp}$.) y regístrela en la tabla 1. Para ello obténgala del ajuste lineal (FIT)entregado por el programa

5) Cambie el valor de la fuerza moviendo las masas del colgador al carro. Esto cambia la fuerza sin cambiar la masa total. Mida y registre los valores para M y m. Repita los pasos anteriores.

6) Repita el procedimiento anterior para 6 valores distintos.

Análisis de Datos

a) Calcule la Fuerza Neta actuante sobre el carro para cada caso.

b) Calcule la masa total que es acelerada en cada caso.

c) Confeccione un gráfico fuerza neta $LaTeX: versus$ Aceleración experimental..

d) Calcule la masa experimental basándose en el gráfico.

e) Calcule el porcentaje de diferencia entre ambas masas.

Preguntas

• ¿Qué relación existe entre las variables graficadas?.

• En que porcentaje cree Ud. que se comprobó la Ley de Newton.

• A que atribuye el error experimental. Explique.