Materiales:
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Un carrito
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Un cronómetro o, en su defecto, un reloj
con segundero
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Una pelota con el dispositivo adecuado para
sujetarla a la mesa
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Varias pesas graduadas
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Un metro
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Una cuerda delgada y resistente
Desarrollo:
Ø El experimento se divide en dos partes: en la
primera, se mantiene la masa constante y se varía la fuerza; en la segunda, la
fuerza permanece constante y se varía la masa. En ambas partes, antes de
iniciar el experimento, elaborar una hipótesis acerca de qué sucede en las
relaciones fuerza-aceleración y masa aceleración, dando argumentos plausibles
para ellas.
Primera parte: masa constante
Colgar inicialmente, del extremo del cordón,
pequeñas pesas, hasta que al empujar el carro levemente se desplace sobre la
mesa a velocidad constante. Ese es el contrapeso de las fuerzas de rozamiento.
Para proporcionar una fuerza de aceleración,
agregue sucesivamente pesas en el extremo colgante del cordón (sin quitar la
pesa pequeña compensadora del rozamiento) y mida en cada caso el tiempo que
tarda en desplazarse el carrito desde que parte del reposo hasta que llega a la
pelota (tener cuidado de recibir el carro poco antes de que llegue a la polea).
Medir la distancia recorrida, que deberá ser siempre la misma para facilitar
los cálculos. Registrar en una tabla de
fuerza-tiempo, las magnitudes medidas.
Con los datos de la tabla, se podrá calcular la
aceleración media en cada caso ( d = ½ a t2) y, a partir de ella, trazar una
gráfica de fuerza – aceleración.
Discutir sus hipótesis iniciales con la
experimentación.
Segunda parte: fuerza constante
Elegir una fuerza grande para que mueva el carro
con distintas pesas adicionales; esa fuerza debe permanecer constante en toda
la segunda parte del experimento.
Vaya agregando, sucesivamente, distintas pesas al
carrito y déjelo rodar midiendo en cada caso el tiempo de desplazamiento.
Registrar las lecturas en una tabla masa-tiempo, los datos de la tabla, se
podrá calcular la aceleración media en cada caso (d = ½ a t2) y, a partir de
ella, discutir si sus hipótesis iniciales se confirmaron.
Discutir acerca de:
¿Por qué en un caso las pesas adicionales son
fuerza, y en el otro son masa?
¿Por qué no es indispensable conocer la masa del
carrito?
¿Qué hipótesis se está haciendo cuando se calcula
la aceleración a partir de la fórmula d= ½ a t2?, ¿es válida?
¿Por qué no se puede variar simultáneamente la masa
y la fuerza?
¿Cuál es el papel de la polea?1
Resulta importante enfatizar, en el estudio de la
segunda ley de Newton
La aceleración que adquiere un objeto por efecto de
una fuerza resultante es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza
resultante, tiene la misma dirección que la fuerza resultante y es inversamente
proporcional a la masa del objeto.
Que la aplicación de una fuerza modifica el estado
de movimiento del objeto, y que esta ley tiene carácter general, es decir, vale
para cualquier tipo de fuerza, independientemente de su origen o su naturaleza.
Solicitar a los alumnos la elaboración de
conclusiones acerca de la relación que se establece entre la masa y aceleración
cuando una fuerza es aplicada.
