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• Carlos Andres Vargas

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Universidad Técnica Particular de Loja Sección Departamental Fisicoquímica y Matemáticas Física

Laboratorio Nº 2. Máquina de Atwood

1. Introducción La física es una ciencia fundamental, donde las teorías se consolidan en leyes cuando superan la fase experimental. La experimentación se basa en un diseño que responda a las hipótesis planteadas y que posibilite recoger datos fiables para el análisis estadístico correspondiente. La máquina de Atwood es una máquina inventada en 1784 por George Atwood como un experimento de laboratorio para verificar las leyes mecánicas del movimiento uniformemente acelerado. La máquina de Atwood es una demostración común en las aulas usada para ilustrar los principios de la Física, específicamente en Mecánica. La máquina de Atwood consiste en dos masas, m 1 y m2 conectadas por una cuerda inelástica de masa despreciable que pasa por una polea ideal de masa despreciable como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Máquina de Atwood

Cuando m1 = m2 la máquina está en equilibrio sin importar la posición de los pesos. Cuando las masas tienen diferente valor ambas experimentan una aceleración constante. Resolviendo la Segunda Ley de Newton para el sistema mostrado en la figura 1 se puede encontrar que la aceleración de las masas en la máquina de Atwood es: ag

m1  m2 m1  m2

(1)

La realización de esta práctica permitirá aplicar los principios teóricos de la segunda Ley de Newton para determinar la aceleración de la gravedad empleando la máquina de Atwood. Estudio previo Consulte en textos de física y matemática sobre: 1. 2. 3. 4. 5.

Segunda ley de Newton. Máquina de Atwood. Ecuaciones de movimiento con aceleración constante. Teoría de errores. Ajuste de puntos a una recta e interpretación de los parámetros (pendiente e intercepto) de la ecuación de una recta.

2. Objetivos 2.1 Objetivo general Determinar la aceleración de la gravedad 2.2 Objetivos específicos 1. Determinar la aceleración en una máquina de Atwood. 2. Reportar correctamente las medidas realizadas. 3. Verificar la validez de las ecuaciones del movimiento con aceleración constante. 4. Determinar la aceleración de la gravedad. 5. Identificar las fuentes de error en la determinación de la aceleración de la gravedad. 3. Materiales y Métodos 3.1 Materiales Para    

la realización de la práctica se requiere: Máquina de Atwood. Cronómetro. Juego de masas. Cuaderno de apuntes y esferográfico.

3.3 Procedimiento 1- Armar la máquina de Atwood de forma que el cuerpo de mayor masa pueda hacer un recorrido de XX cm. 2- Escoger 5 valores de distancia desde la máxima distancia posible entre el cuerpo de mayor masa y la mesa. Estos valores de distancia (d) deben variarse en 10 cm desde el máximo valor posible. 3- Para cada uno de los valores de distancia seleccionados medir el tiempo que requiere el cuerpo de mayor masa en llegar a la mesa. Repetir la medición del tiempo 5 veces para cada valor de distancia. 4- Repetir los pasos 2 y 3 para 5 diferentes combinaciones de las masas m1 y m2. 6. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS Escriba un informe que incluya: Introducción. El resumen descrito en la introducción enriquecido con los fundamentos teóricos correspondientes. Metodología Describa la metodología seguida para el desarrollo del laboratorio. Debe reportar los valores de m 1 y m2 empleados en cada experimento así como los valores de distancia empleados. Resultados. Reporte las tablas de las mediciones realizadas. Reporte la media de cada medición de tiempo y la desviación estándar de estas. Para cada una de las combinaciones de m 1 y m2 grafique los valores de distancia contra t2 y determine la aceleración del sistema a partir de la pendiente de la recta que mejor se ajuste a estos puntos. Grafique los valores de aceleración determinados contra los valores de m1  m2 para cada una de las combinaciones de m 1 y m2. Ajuste estos m1  m2 puntos a una recta y determine el valor de la aceleración de la gravedad a partir de la ecuación de la recta obtenida. Emplee el programa Microsoft Excel o cualquier otro paquete de procesamiento estadístico para realizar el ajuste de los puntos a una recta. Reporte el error del ajuste de la recta.

Tomando como referencia un valor de la aceleración de la gravedad g = 9.77 m/s2, reporte el valor estimado de la aceleración de la gravedad y determine los errores absolutos y relativo de esta estimación. Discusión de resultados y conclusiones Analice por apartados los resultados. Identifique las posibles fuentes de error en cada una de las mediciones realizadas. Proponga estrategias para mejorar la exactitud en la determinación experimental de la aceleración de la gravedad empleando la máquina de Atwood. Conclusiones Las conclusiones deben plantearse en base al complimiento o no de los objetivos planteados. Recomendaciones. Qué aspectos del ensayo afectan los resultados. Bibliografía Cite bibliografía relevante para el desarrollo de la presente práctica de laboratorio.