Fuerzas opuestas: segunda ley y momento de Newton
1 · Predecir
Un bloque que se mueve hacia la derecha es arrastrado por una fuerza constante en la dirección opuesta. ¿Qué sucede con su movimiento a medida que pasa el tiempo?
- Se desacelera y se detiene permanentemente.
- Se desacelera, se detiene y luego acelera moviéndose en la dirección opuesta.
- Se desacelera brevemente y luego continúa a una velocidad reducida constante.
2 · Configurar
- Abra la simulación de fuerzas opuestas y presione Restablecer.
- Habilitar la sonda de velocidad en el bloque.
- Para cada prueba, establezca la velocidad inicial del bloque, presione Reproducir, haga una pausa en t = 4 s usando la línea de tiempo y registre la lectura de velocidad.
3 · Recopilar Datos
| masa m (kg) | Velocidad inicial v₀ (m/s) | Fuerza opuesta F (N) | Cantidad de movimiento inicial p = mv (kg·m/s) | Velocidad en t = 4 s (m/s) |
|---|---|---|---|---|
| 1.00 | 4.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 6.00 | 2.00 | ||
| 1.00 | 8.00 | 2.00 |
Grafique la velocidad en t = 4 s (eje y) frente a la velocidad inicial v₀ (eje x).
4 · Analizar
- Muestre su trabajo al calcular el momento inicial p = mv para una prueba.
- Usando a = F/m, predice la velocidad del bloque en t = 4 s para cada prueba y compárala con su tabla. ¿El bloque sigue moviéndose en su dirección original, está momentáneamente en reposo o retrocede?
5 · Ampliar
- Si la masa del bloque se duplicara mientras la fuerza opuesta permaneciera igual, ¿tardaría más o menos tiempo en detenerse? Explique usando F = ma.
- Los bloques reales que se deslizan sobre una superficie real también sienten fricción. ¿La fricción haría que el bloque se detuviera antes o después de lo que predice esta simulación idealizada?
La física detrás de este experimento
Momento
La masa y la velocidad inicial del bloque determinan su momento antes de que actúe la fuerza opuesta.
Segunda ley de Newton
La fuerza opuesta constante dividida por la masa da la desaceleración constante del bloque, que es lo que lo frena, lo detiene y eventualmente lo invierte.