Máquina de Atwood: segunda ley de Newton para cuerpos conectados
1 · Predecir
Dos masas desiguales cuelgan de una polea. A medida que el sistema funciona, ¿su aceleración se acelera, se desacelera o se mantiene constante?
- La aceleración aumenta con el tiempo.
- La aceleración se mantiene constante
- La aceleración disminuye con el tiempo.
2 · Configurar
- Abra la simulación de la máquina Atwood y presione Restablecer.
- Habilite la sonda de velocidad en la masa más pesada.
- Para cada prueba a continuación, presione Reproducir, pausa la simulación en el tiempo transcurrido indicado y registra la lectura de velocidad de la sonda.
3 · Recopilar Datos
| Masa pesada m₂ (kg) | Masa ligera m₁ (kg) | Tiempo transcurrido (s) | aceleración prevista a (m/s²) | Fuerza neta sobre masa pesada F (N) | Velocidad medida v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|
| 5.00 | 3.00 | 0.40 | |||
| 5.00 | 3.00 | 0.80 | |||
| 5.00 | 3.00 | 1.20 |
Grafique la velocidad medida v (eje y) frente al tiempo transcurrido t (eje x). La pendiente de su línea de mejor ajuste es la aceleración del sistema.
4 · Analizar
- Muestre su trabajo calculando la aceleración prevista a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) para el sistema y compárala con la pendiente de tu gráfica v–t.
- ¿Qué tan cerca coincide la velocidad medida en cada momento con la velocidad prevista v = at? ¿Es la relación lineal? Cita números de su tabla.
5 · Ampliar
- La fórmula a = (m₂ − m₁)g/(m₁ + m₂) supone una polea sin masa y sin fricción y una cuerda inextensible. ¿Cuál de estas idealizaciones afectaría más sus resultados medidos y por qué?
- Prediga qué pasaría con la aceleración del sistema si las dos masas fueran iguales (m₁ = m₂). Explique su razonamiento usando la fórmula.
La física detrás de este experimento
Aceleración de la máquina de Atwood
La aplicación de la segunda ley de Newton a ambas masas colgantes da como resultado una aceleración del sistema único que depende de la diferencia de masas, no de las masas individualmente.
Segunda ley de Newton
La fuerza neta sobre la masa más pesada es igual a su masa multiplicada por la aceleración compartida del sistema, la misma aceleración que predijiste anteriormente.