DESLIZAMIENTO DE UN CARRITO POR UN PLANO INCLINADO

DESLIZAMIENTO DE UN CARRITO POR UN PLANO INCLINADO

Se pretende comprobar el cumplimiento de la segunda ley de Newton de la Dinámica en el deslizamiento de un carrito por un plano inclinado. La forma de comprobar la ley consistirá en determinar la fuerza de rozamiento al deslizamiento del carrito, después de haber obtenido mediciones de la aceleración (utiliza un sensor de movimiento,

PROCEDIMIENTO PARA OBTENER LA FUERZA DE ROZAMIENTO El gráfico adjunto recoge los resultados de la posición y la fuerza aplicada, que proporciona el programa DataStudio en uno de los experimentos. En este caso, la masa del porta-pesas más los pesos fue 310 g, la inclinación 12º, y la masa del carrito más el sensor de fuerza 340 g.

La segunda ley de Newton, aplicada al deslizamiento del carrito, dice que:

F - Fk = m•a, siendo m la masa del coche

Por tanto, en esta experiencia, obtenemos:

Fk = F - m•a = 2,1N - 0.35kg • 3,04 m/s2 = 1,03 N

Como Fk = Px + fr (fr es la fuerza rozamiento), obtenemos:

Px = P•senα = 3,5•sen12º = 0,73 N Una vez calculadas las fuerzas Fk y Px, obtenemos la fuerza de rozamiento al deslizamiento. En este caso fr = 0,3N (1,03 - 0,73)

ANÁLISIS DEL CONJUNTO DE RESULTADOS

 En la tabla adjunta se recogen los resultados de cuatro experiencias, indicando en cada una de ellas el nombre que se ha dado al archivo correspondiente de Datastudio. En todos los experimentos se obtiene, como así debía ser, el mismo valor de la fuerza aplicada al carrito, Fk, y de la componente del peso en la dirección del plano inclinado, Px, lo que, lógicamente, conduce al mismo valor de la fuerza de rozamiento al deslizamiento: 0,3 N

Coche Porta pesos Ángulo Aceleración medida (m/s2) Fuerza medida (N) Fk (N) Px (N) Fuerza rozamiento (N)

585 g 210 g 12º 2,06 1,7 1 0,7 0,3

585 g 310 g 12 º 3,04 2,1 1 0,7 0,3

3,02 2 1 0,7 0,3

585 g 360 g 12º 3,46 2,2 1 0,7 0,3

585 g 410 g 12º 4,14 2,4 1 0,7 0,3

3,94 2,4 1 0,7 0,3

CARRITO CON PORTA-PESO

 Se quiere comprobar el cumplimiento de la segunda ley de Newton de la Dinámica en el movimiento de rodadura de un carro por un plano horizontal. Tirará del carro una cuerda, de la que, a su vez, tira un porta-pesos colgante a través de una polea. La cuerda se engancha al carro mediante un sensor de fuerza para medir así la fuerza real que en cada momento tira del mismo. En el montaje "tradicional" resulta mucho más difícil medir esta fuerza, puesto que una parte (pequeña pero significativa) de la fuerza del peso colgante se emplea en hacer girar la polea y también se tiene que considerar que el hilo tiene masa (por tanto, otra pequeña parte del peso se emplea en darle aceleración)

 Con este montaje, pues, se podrá obtener directamente la medición de la fuerza aplicada al carro y, colocando un sensor de movimiento al inicio del trayecto, obtener la aceleración correspondiente. Finalmente, para comprobar la relación entre la fuerza aplicada y la aceleración variaremos la fuerza ejercida (cambiando la masa del porta-pesos) y la masa del carro (colocando pesas sobre él)

RAZONAMIENTO

 La figura de la izquierda muestra las gráficas obtenidas en uno de los ensayos. En ellas se distinguen tres tramos que pasamos a interpretar:

 Un tramo inicial de valores de fuerza y de posición que corresponde al tiempo anterior al movimiento del carro. En ese periodo de tiempo, el valor de la fuerza que tira del carro coincide con el peso del porta-pesos (la masa del

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