Medición de leyes de Newton

Introducción.

El objetivo de esta practica de laboratorio es verificar las leyes de Newton y así mimo determinar experimentalmente las aceleraciones y las tensiones que actúan sobre los dos cuerpos que se mueven unidos mediante una cuerda; en nuestro caso será un carrito de baja fricción moviéndose sobre una pista y otro objeto que caerá verticalmente.

Dos cuerpos que se mueven a lo lardo de sus respectivas trayectorias rectas y que están conectados por una cuerda tensa, deben tener la misma componente de la aceleración paralela a la cuerda; ya que el movimiento paralelo a esta es identico apra ambos cuerpo. En el experimento se asume que la polea sólo cambia la dirección de la fuerzas de tensión, pero no alternan en su magnitud; puesta que la magnitud de la tensión que actúa sobre uno de los objetos es igual a la magnitud de la tensión que actúa sobre el segundo objeto.

En el caso de determinar teóricamente los valores de la aceleración del sistema, así como la de la tensión de la cuerda que une a las masas y se aplica la 2da ley de Newton en forma ΣF=ma a cada uno de los cuerpo; el cual facilita la solución de la elección de un sistema de coordenadas cartesianas, así como la elaboración de los diagramas de cuerpo libre de cada uno de los cuerpos en movimiento.

Desarrollo experimental.

Se realizo la medida de las masas tanto del carro como la del objeto suspendido. Se reportaron los datos.

Masa total suspendida: 79.4 kg  0.0794 Kg

Masa de carro: 501.8 kg  0.5018 Kg

Se acomoda el equipo conforme a lo indicado para realizar la práctica.

Realizamos los cálculos para determinar el ángulo de inclinación de la rampa (θ). Para este caso fue recomendable que la altura de la rampe este entre 0.10 m y 0.12 m.

Ángulo entre el riel y la horizontal θ= 4.26

La aceleración del sistema se determina mediante un sensor ultrasónico de movimiento conectado a un sistema de adquisición de datos. Se realiza las conexiones correspondientes entre el sistema de cómputo, interface, sensor de movimiento y alimentación eléctrica.

Con ayuda del programa Logger Pro, pasamos a realizar las gráficas que fueron de posición vs tiempo y la de velocidad vs tiempo.

Se coloco un sensor de movimiento en la parte más bajo del riel de tal manera que la trayectoria de la señal ultrasónica emitida por el sensor sea paralela al riel. Se mantuvo el carro en reposo, para activar la toma de datos oprimiendo el botón Collect, posteriormente se liberó el carro. Se observa como ascenderá por la rampa y los datos quedaran registrados en la computadora.

Se utilizo la gráfica velocidad vs tiempo, se realizo un ajuste lineal a la gráfica en el cual se determina la aceleración experimental del carro que sube. Se obtuvo la aceleración del carro.

Se coloco el sensor de movimiento en el piso, debajo de la masa que colgó y se cubrió con su protector. Se mantuvo el carro en reposo, se activo la toma de datos con la opción Colect, y se liberó el carro, el porta masas descendió verticalmente y los datos se registraron.

Se repitió el paso 6 y se determino la aceleración de la masa que descendió.

Pasamos a realizar el diagrama de fuerzas para el carro y para la masa total suspendida.

Se utilizo los diagramas de fuerzas para poder determinar las ecuaciones de movimiento de cada objeto de acuerdo con la segunda ley de Newton.

Se utiliza el valor experimental de cada una de las aceleraciones para poder determinar la magnitud de la tensión que actúa sobre el carro y sobre la masa suspendida. El valor para la tensión fue considerado como experimental.

Se continúo calculando la aceleración y la tensión teóricamente considerado que ambas tensiones son iguales y que ambas aceleraciones también son iguales. Se tomo los valores experimentales de las masas del carro y del objeto que cuelga.

Datos y Resultados.

Equipo que se utilizó en la práctica.

Se miden las masas del porta masas y la masa del carro, convirtiendo la masas a kg.

Se monta el equipo conforme a lo indicado para realizar la práctica.

Se toma la medición de la altura.

Se van obteniendo los datos, para realizar las gráficas correspondientes.

Se hace uso de los datos que se encuentra en excel, para realizar las gráficas.

Se observa el movimiento del porta masas.

Se copiaron los datos de carro dinámico que se obtuvieron y se pegaron en el programa Logger Pro.

Se cambian los nombres de las columnas, nombre corto y las unidades.

Se obtiene la primera grafica (Tiempo vs Posición)

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