La máquina de Atwood

LA MAQUINA DE ATWOOD

Objetivo:

Demostrar o aplicar algún principio científico mediante la presentación de un experimento donde se apliquen los conocimientos adquiridos en Física I.

Introducción:

Galileo empleó el plano inclinado para calcular la fuerza de la gravedad, posteriormente se idearon diversos dispositivos mecánicos para tal fin, uno de ellos de finales del siglo XVIII más específicamente en 1784, es del inglés George Atwood (1746 - 1807), un profesor de física en Cambridge. Al no poder medir los espacios y los tiempos relativos a los cuerpos en caída libre debido a su velocidad y perturbaciones, la máquina de Atwood consigue atenuar la caída conservando la proporcionalidad, así, se pueden hacer, las mediciones necesarias para averiguar la aceleración que adquiere por unidad de tiempo un cuerpo que cae libremente, o sea, la medida de la “gravedad”.

El principio físico que describe la máquina de Atwood es la segunda ley de newton, la cual plantea que: [pic 1]

“La aceleración de un objeto en la dirección de una fuerza resultante es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza e inversamente proporcional a la masa”

En la Máquina de Atwood, dos pesos iguales cuelgan en equilibrio, de los extremos de un cable, que pasa por una polea de escaso rozamiento. Intencionadamente se rompe el equilibrio con la adición a uno de estos pesos, de otro peso pequeño, que pone en movimiento el sistema.

Como la segunda ley de Newton lo plantea cuando a alguna de las masas se le añade más masa, el peso se incrementa también, lo que provoca que como el peso está a favor de la gravedad, el peso se vuelve una fuerza que al incrementarse se acelera, ósea entre más peso haya se incrementa la aceleración.

Descripción y aplicación:

La máquina de Atwood consiste en una polea simple con masas suspendidas a ambos lados unidas por un cable, cuerda o hilo; se puede decir que es una versión simplificada de gran número de sistemas industriales en los cuales se utilizan contrapesos para equilibrar. [pic 2]

La máquina de Atwood es un dispositivo mecánico que se utilizó para medir  la aceleración de la gravedad. El dispositivo consiste en  una  polea que tenga muy poco rozamiento y un momento de inercia muy pequeño, en ambos extremos de la  cuerda se colocan  dos masas iguales M, con lo que el sistema se encuentra en equilibrio, pero si en el lado derecho se añade una sobrecarga m, el sistema se acelera. Si m es pequeña con respecto de M, la aceleración es pequeña y se pueden medir  tiempos y posiciones en una de las dos  masas con relativa facilidad,  y de esos valores se puede deducir el valor de la gravedad. [pic 3]

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