1. COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS
Adaptación del Experimento Nº 4 de la Guía de Ensayos y Teoría del Error del
profesor Ricardo Nitsche, página 51-54. Autorizado por el Autor.
Materiales:
Mesa de fuerza
Juego de pesas varias
Regla, compás y transportador
OBJETIVOS
Al finalizar el ensayo el participante ha de estar en capacidad de confirmar,
aplicando suma de vectores, que la fuerza es una cantidad vectorial. Para ello ha
de ser capaz de:
Determinar experimentalmente la fuerza equilibrante de un sistema de fuerzas
concurrentes en un punto
Determinar distintas componentes rectangulares de una fuerza
TEORÍA
La interacción entre los distintos objetos de la naturaleza se observa en
partículas cuando estas modifican su estado de reposo o de movimiento; la causa
de esta interacción se conoce como fuerza. Si las líneas de acción de varias
fuerzas se cortan en un mismo punto hablamos de fuerzas concurrentes; la suma
vectorial de todas estas fuerzas se conoce como fuerza resultante, y es
proporcional a la masa y a la aceleración que experimenta un objeto. Un sistema
está en equilibrio estático si la magnitud de la fuerza resultante es nula. La fuerza
que equilibra el sistema se conoce como fuerza equilibrante y es igual en
magnitud y dirección, pero opuesta en sentido a la resultante de varias fuerzas
concurrentes en un punto.
Figura Nº 1

2. Para analizar la naturaleza vectorial de las fuerzas haremos uso de la mesa
de fuerza, que consiste en un círculo horizontal graduado (en grados) sobre cuyo
borde deslizan cuatro cursores solitarios con sendas poleas. Estas sirven para
concentrar en un anillo las fuerzas debidas a varias pesas sobre el centro del
círculo. Se supone despreciable el roce entre las cuerdas y las poleas de los
cursores, por tanto las tensiones de cada cuerda son iguales a los pesos que
soporta cada cursor.
PARTE I: PRE-LABORATORIO
1. Dos vectores de 5 y 8 unidades de longitud forman entre sí un ángulo de 45º,
determinar la magnitud del vector resultante y dirección respecto al más
pequeño. Realice un dibujo a escala con ayuda de regla, compás y
transportador, y determine la magnitud de la resultante y su dirección con
ayuda de la regla y transportador, compare sus resultados por ambos métodos.
2. Determinar el ángulo entre dos vectores de 8 y 12 unidades de longitud tal que
su vector resultante tiene magnitud de 10 unidades. Realice un dibujo a escala
con ayuda de regla, compás y transportador, y determine el ángulo entre los
vectores con ayuda de estos instrumentos de dibujo.
3. Dos vectores forman un ángulo de 120º, uno de ellos tiene 10 unidades de
longitud y hace un ángulo de 45º con respecto a la resultante de la suma de
ambos. Determinar las magnitudes del otro vector y de la resultante. Realice un
dibujo a escala con ayuda de regla, compás y transportador, y determine la
magnitudes de otro vector y de vector resultante con ayuda de estos
instrumentos de dibujo.
4. El vector resultante de la suma de dos vectores tiene 10 unidades de longitud y
hace un ángulo de 30º con uno de los vectores componentes, el cual tiene una
magnitud de 12 unidades. Determinar magnitud del segundo vector y el ángulo
entre los vectores que se suman. Realice un dibujo a escala con ayuda de
regla, compás y transportador, y determine la magnitudes del otro vector y su
ángulo con ayuda de estos instrumentos de dibujo.
5. Determinar el ángulo entre dos vectores de 4 y 6 unidades de longitud, cuando
la resultante forma un ángulo respecto al primer vector de 60º. ¿Cuál es la
magnitud del vector resultante? Realice un dibujo a escala con ayuda de regla,
compás y transportador, y determine el ángulo entre los vectores y la magnitud
de la resultante con ayuda de estos instrumentos de dibujo.
6. El vector resultante de dos vectores tiene una magnitud de 15 unidades y
forma ángulos con respecto a sus vectores sumando de 30º y 45º; determinar
las magnitudes de los dos vectores sumandos. Realice un dibujo a escala con
ayuda de regla, compás y transportador, y determine las magnitudes de los
vectores con ayuda de estos instrumentos de dibujo.

3. PARTE II: LABORATORIO
Ejercicio Nº 1. Determinación de la fuerza equilibrante de dos fuerzas
Monte el aparato, coloque la mesa en posición horizontal. Previa asignación
de las fuerzas y direcciones de las mismas por parte del supervisor, los
participantes del grupo han de ubicar en dos de los cursores en las direcciones
(ángulos) señalados y colocar en el porta masa de cada polea correspondiente los
pesos indicados (debe considerar el peso previo del porta masa que es de 5 gr-f).
No olvidar colocar, en esta etapa, dentro del anillo central donde están atadas las
cuerdas un sujetador que la fija al centro, a fin de evitar que el sistema deslice.
Se procede a colocar pesos en la tercera polea y se desliza el tercer cursor
hasta que el anillo central se separe del sujetador del centro de la mesa y quede
centrado y en equilibrio con el mismo. Para confirmar sus resultados quite el
sujetador central y mueva ligeramente el anillo de su posición de equilibrio. Si este
vuelve a la misma, el sistema está en equilibrio.
Proceda a anotar en la tabla inferior todos los datos del ejercicio, y para
medir el error en magnitud de la equilibrante, aumente o reduzca pesos en el porta
masa hasta que pierda el equilibrio y para el error de dirección deslice a ambos
lados de la dirección de equilibrio el cursor hasta perder el equilibrio.
Tabla Nº 1 Módulo y direcciones de Fuerzas concurrentes en un punto
Fuerza Módulo (gr- Error de módulo (gr- Dirección Error de ángulo
f) f) (º) (º)
F1
F2
F equilibrante
Nota: para el error del módulo y dirección para las fuerzas F 1 y F2 asuma los
errores máximos absolutos.
Ejercicio Nº 2. Composición de una fuerza en dos componentes
perpendiculares
Monte el aparato, enumerando por conveniencia los cursores del 1 al 3,
coloque el cursor nº 1 en la posición 180º y el peso asignado por el supervisor. No
olvides colocar el sujetador en el centro del anillo para evitar deslizamiento del
sistema,
A continuación coloque los cursores nº 2 y nº 3 en el primer y cuarto
cuadrante respectivamente. De tal forma que formen entre sí un ángulo de 90º. Y
añada pesos a las poleas 2 y 3 de tal forma que el sistema se equilibre. Recuerde
que los porta masa pesan 5 gr-f.

4. Cambie dos o tres veces el ángulo que forman los cursores nº 2 y nº 3 con
respecto al sistema de referencia (0º) pero mantenga un ángulo entre ambos de
90º y repita el paso anterior. Anote sus resultados en la tabla inferior.
Tabla Nº 2 Composición de una fuerza en dos componentes perpendiculares
Módulo F1: Ángulo 1 (θ1) = 180º
Módulo F2 Módulo F4 Ángulo 2 Ángulo 3 (θ3) | θ2+ θ3| = 90º
(θ2)
PARTE III: POST-LABORATORIO
Ejercicio Nº 3: Verificación de los resultados de la fuerza equilibrante
A partir de los datos de la tabla Nº 1 determinar las componentes de los
vectores sumados (F1 y F2), así como los errores de dichas componentes. Realice
la suma de las componentes y determine la magnitud y dirección del vector
resultante, así como los errores correspondientes. Compare sus resultados
analíticos con los experimentales, no olvide que la resultante es igual en magnitud
y opuesta en sentido a la equilibrante.
Dibuje, a escala, los vectores sumados y determine de forma gráfica la
magnitud y dirección de la resultante. Compare sus resultados gráficos con los
experimentales.
Se recomienda el cálculo de errores mediante el error relativo porcentual
mediante las siguientes expresiones:
(1)
(2)
(3)
(4)

5. Ejercicio Nº 4: Verificación de los resultados de la composición
A partir de los datos de la tabla Nº 2, llenar la siguiente tabla:
Tabla Nº 3 Verificación de componentes de una fuerzas
F1 =
cos(θ2)
sen(θ2) = F1* F2*
θ2 F2 F3 =
cos(θ3) cos(θ2) cos(θ2)
sen(θ3)
Compare resultados de las columnas 6,7 y 8 con los valores de F 2, F3 y F1
respectivamente.
Dibuje a escala, para cada caso medido en el ejerció nº 2, los vectores
componentes y determine la magnitud y dirección de la resultante. Compare el
valor de F1 y su dirección.

6. ACELERACION DE LA GRAVEDAD. CAIDA LIBRE.
(SENSOR DE FOTOPUERTA Y LÁMINA OBTURADORA).
Traducción del Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 5.
Teacher’s Guide Volumen 1. Pág. 53. Student Workbook Volumen 1. Pág. 35
Concepto Data Studio Science Workshop Science Workshop
(Mac) (Mac)
Movimiento PO5Free P06 Free Fall Picket P06_FALL.SWS
Lineal Fall.ds Fence
Equipos Requeridos:
Sensor de Foto puerta (CI-6742) 1
Lámina Obturadora 1
Base y soporte 1
OBJETIVOS
Utilizar el sensor “Fotopuerta” para medir el movimiento de un objeto en caída
libre.
Utilizar el software Data Studio para determinar la aceleración de la caída de
objetos.
Comparar los resultados de la pantalla de la tabla con los resultados de la
gráfica.
Comparar el valor de la aceleración del objeto que cae con el valor
aceptado.
TEORÍA
Despreciando la resistencia del aire, un objeto cae una distancia proporcional al
cuadrado del tiempo. Galileo fue el primero en obtener una relación matemática
entre la distancia y el tiempo. Afirmó que para un lugar determinado en la Tierra,
todos los objetos caen con la misma aceleración uniforme. Esta aceleración se
conoce comúnmente como la aceleración de la gravedad, y se le da el símbolo g.
Este valor es aproximadamente g = 9,8 m/seg 2.
Caída de una "Lámina Obturadora" (una tira de plástico transparente con
velocidad uniforme entre bandas opacas) a través de un sensor de Fotopuerta:
Cada banda opaca en la "Lámina Obturadora" bloquea la señal del sensor de
Fotopuerta y el tiempo de un bloqueo a la siguiente se vuelve cada vez más corto.
Conociendo la distancia entre el borde inferior de una banda opaca hasta el borde
inferior de la banda opaca siguiente, el programa Data Studio calcula la velocidad
media de la "Lámina Obturadora" por el movimiento de una banda a otra. La

7. pendiente de la gráfica de la velocidad media en función del tiempo da la
aceleración de la caída de objetos.
Predicción: A continuación dibuje una predicción del gráfico velocidad vs de
tiempo de un objeto en caída libre.
PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO.
1. Conecte la interface del
ScienceWorkshop al
computador, encienda la
interface y encienda el
computador.
2. Conecte el plug de la
Fotocompuerta al canal digital 1
de la interface.
3. En la pantalla principal, haga un clic en Data Studio
para abrir el archivo, a continuación aparecen cuatro
opciones, escoja “Crear Experimento” y realice un
doble clic.
Puede visualizarse en la pantalla del computador una
fotografía del Scienceworkshop. Haga un clic en la
línea de Canal 1 para añadir el sensor.
Línea de canales

8. En la pantalla se despliega
una ventana para escoger el
Sensor Digital.
Para esta práctica, seleccione
la opción “Fotopuerta y
lámina obturadora” y haga un
clic en aceptar.
PARTE II: CALIBRACIÓN DEL SENSOR Y CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO.
• No es necesario calibrar el sensor.
1. El programa supone 5 centímetros
(0, 05 m) de espacio -de punta a
punta-, entre la separación del borde
inferior de una banda opaca y el
borde inferior de la banda opaca
siguiente en la "lámina obturadora".
Para cambiar la configuración
predeterminada a otro valor, haga
doble clic en el Fotopuerta y Lámina
Obturadora, luego hacer clic en la
ventana “Constantes”. Introduzca el
valor correcto para la separación de
las bandas opacas en su Lámina
Obturadora. Haga clic en Aceptar
para regresar a la ventana de
configuración del experimento.

9. PARTE IIIA: TOMA DE DATOS.
1. Antes de grabar los datos para su posterior análisis, practique con la
Fotopuerta y la Lámina Obturadora.
Se recomienda que un viejo artículo de ropa, muestra de alfombra, o un
pedazo de cartón se coloque en el suelo directamente debajo de la Fotopuerta,
para que la lámina obturadora tenga un suave lugar para aterrizar y así no se
deteriore con facilidad.
2. Cuando todo esté listo, inicie la grabación de datos. Sostenga la lámina
obturadora en un extremo entre el pulgar y el dedo índice para que el borde
inferior la lámina obturadora esté justo por encima del haz de luz de la
Fotopuerta.
3. Deje caer la lámina obturadora verticalmente a través de la Fotopuerta. La
grabación de datos se inicia cuando el haz de luz de la Fotopuerta incida en la
primera área transparente. Detener la grabación una vez que la lámina
obturadora ha pasado totalmente a través de la Fotopuerta.
ANALIZANDO LOS DATOS
1. Configura tu pantalla el gráfico que muestra los valores de la velocidad en
función del tiempo.
2. Examinar el tramo de la velocidad en función del tiempo en la gráfica. Si es
necesario, ajustar la escala del gráfico para ajustar los datos, haciendo clic en el
ícono “optimizar”. Determine la pendiente de la recta más ajustada de la velocidad
en función del tiempo, haciendo clic en “Herramientas de Ajuste”.

10. Optimizar escala Herramienta de Ajuste
Sugerencia: Seleccione "Ajuste lineal” del menú
4. Utilice la tabla aceleración-tiempo. Seleccione los valores de la medición y
haga clic derecho y seleccione Estadística para determinar la "Media" de la
aceleración.

11. 5. Anote el valor de la media de la aceleración, y la pendiente de la velocidad en
función del tiempo
ggráfico:_________________
gtabla: __________________
POST-LABORATORIO
1. ¿Puede un objeto tener cada vez mayor velocidad y una aceleración
constante? ¿Puede la velocidad de un objeto ser cero en el mismo instante que
su aceleración no es cero?
2. Compare la pendiente del gráfico velocidad vs tiempo con el valor aceptado de
la aceleración de un objeto en caída libre (g = 9,8 m/seg2). Use el error relativo
porcentual.
3. Compare el valor medio de la aceleración obtenida de la tabla con el valor
aceptado de la aceleración de un objeto en caída libre (g = 9,8 m/seg2). Use el
error relativo porcentual.
4. ¿Qué factores cree usted que puede hacer que el valor experimental sea
diferente al valor aceptado?

12. FUERZA DE FRICCIÓN CINÉTICA
(PHOTOGATE / SISTEMA DE POLEAS)
Traducción del Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 21.
Teacher’s Guide Volumen 1. Pág.199. Student Workbook Volumen 2. Pág. 145.
Concepto DataStudio ScienceWorkshop ScienceWorkshop
(Mac) (Win)
Leyes de P21 Kinetic P25 Kinetic P25_KINE.SWS
Newton Friction.DS Friction
Equipos Requeridos
Photogate/Sistema de Poleas (ME-
6838) Masa y Set sostenedor (ME-8967)
Balanza (SE-8723) Cuerda (SE-8050). 2 m
Bloque de Fricción w / gancho (003- Tabla Universal (ME-9376)
04708)
¿Qué piensa usted acerca de?
En relación con la dirección del movimiento, ¿en cuál dirección actúa la fuerza de
fricción cinética?.
Un poco de teoría.
El bloque de masa M se coloca en una tabla nivelada conectado por una cuerda a
una masa (m) que cuelga de una polea. A medida que la masa se suelta, empieza
a caer y el bloque se deslizará sobre la superficie de la tabla.
Si se considera a ambas masas como un sistema, el diagrama de cuerpo libre
incluye dos fuerzas: la fuerza de la gravedad que actúa sobre la masa m y la
fricción cinética que actúa sobre la masa M. De acuerdo a la segunda ley de
Newton, el vector suma de las fuerzas es igual al total de las masas del sistema
por la aceleración del sistema.
Σ F = mg - Fk = (M + m) a
donde Fk es la fuerza de fricción cinétrica que viene dada por:
F k = µk N
donde µk es el coeficiente de fricción cinética y N es la fuerza normal actuando
sobre el bloque:

13. N=Mg
Resolviendo y despejando el coeficiente de fricción cinética, queda que:
µk = ( mg - (M + m) a ) / M g
En general, el coeficiente de fricción cinética para el bloque depende solo de los
tipos de materiales que se frotan conjuntamente.
Lo que usted debe hacer.
Utilizar el sistema Photogate/Poleas para estudiar la forma en que el coeficiente
de fricción cinética de un objeto depende de la fuerza normal entre las superficies,
el área de contacto entre las superficies, los tipos de material que hacen contacto
y la velocidad relativa de las superficies.
PARTE I: Configuración del Equipo.
1. Conecte la interface del ScienceWorkshop al
computador, encienda la interface y encender el
ordenador.
2. Conecte el plug del Photogate al canal digital 1
de la interface.
3. Abra el documento titulado tal como se muestra:
DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop
(Win)
P21 Kinetic P25 Kinetic Friction P25_KINE.SWS
Friction.DS
• El Documento DataStudio tiene una pantalla del Workbook. Lea las instrucciones
en el Workbook.
• El documento ScienceWorkshop muestra un gráfico de Velocidad vs. tiempo.
• Nota: La longitud de arco para el sistema Photogate/Poleas se fija en 0.015 m. Si
está utilizando una polea diferente, cambiar la longitud de arco en la ventana del
sensor, haciendo un doble click en el icono de la polea inteligente en la ventana de
configuración del experimento.

14. PARTE II: CALIBRACION DEL SENSOR Y CONFIGURACION DEL EQUIPO.
• No es necesario calibrar el sistema
de Photogate/poleas.
1. Usar la Polea de Montaje para
adjuntar la polea a la lengüeta del
Photogate.
2. Utilice la tabla universal para
montar la varilla vertical de la polea en
el borde de una superficie horizontal,
como una mesa.
3. Determine la masa del bloque de
fricción. Registre la masa en la tabla
de datos del post-laboratorio.
4. Use un pedazo de cuerda alrededor de unos 10 centímetros más largo que la
distancia desde la parte superior de la superficie horizontal hasta el suelo. Conecte
un extremo de la cuerda al bloque.
5. Ponga la cuerda en la ranura de la polea. Conecte el gancho de la masa al otro
extremo de la cuerda. Colocar el bloque y el Sistema Photogate/polea como se
muestra en la figura. Si está utilizando un sostenedor PASCO, puede adjuntar la
cuerda a la masa del sostenedor dando vueltas a la cuerda a través de la muesca
de tres a cuatro veces.
PARTE IIIA: Toma de Datos – Superficie lisa más grande del bloque.
1. Coloque el bloque de tal manera que su lado liso más grande descanse sobre la
superficie.
2. Ponga suficiente masa sobre el sostenedor, de tal manera que el bloque se
deslice sobre la superficie sin necesidad de un impulso inicial. Medir y registrar el
valor de la masa colgante TOTAL (recuerde incluir la masa del sostenedor).

15. 3. Tire el bloque fuera del Sistema Photogate/Polea hasta que la masa colgante
casi llegue a la polea. Mantenga el bloque en su lugar. Gire la polea para que la
varilla del photogate no se bloquee (diodo emisor de luz-en el photogate no está
encendido).
4. Comience el registro de datos.
5. Suelte el bloque.
6. Detenga el registro de datos justo antes que el bloque golpee la polea. No
permita que el bloque golpee la polea.
• Los datos aparecerán como Run # 1 (Corrida nro. 1).
7. Repita el procedimiento para obtener una segunda corrida de datos para la
misma masa colgante y superficie.
• Los datos aparecerán como Run # 2. (Corrida nro. 2).
PARTE IIIB: Toma de datos – Bloque de diferente masa.
1. Duplique la masa del bloque, colocando una masa aproximadamente igual a la
masa del bloque en la parte superior del bloque.
2. Mide y registre la masa total (M) del bloque y la masa adicional en la tabla de
datos.
3. Duplique la masa colgante. Mide y registre la masa total colgante (m) en la tabla
de datos.
4. Haga una corrida de datos (como lo hizo en la parte IIIA) para ver cómo las
diferentes masas afectan el coeficiente de fricción cinética.
PARTE IIIC: Toma de datos - Diferentes Superficies.
1. Retire la masa adicional del bloque y la masa adicional del sostenedor, para que
queden solo las masas originales.
2. Oriente el bloque para que su lado liso más pequeño sea ahora el que
descanse sobre la superficie horizontal.
3. Tome los datos, haga una corrida y compárela con los datos de la Parte III A.
PARTE IIID: Toma de Datos - Superficie de materiales diferentes
1. Oriente el bloque para que su lado rugoso más grande descanse sobre la
superficie horizontal.
2. Coloque suficiente masa sobre el sostenedor para que el bloque deslice sobre
la superficie sin necesidad de un impulso inicial. Mida y registre el valor total de la
masa colgante en la tabla de datos. Recuerde incluir la masa del sostenedor.
3. Tome un registro de datos para ver cómo los diferentes materiales afectan el
coeficiente de fricción cinética.
4. Oriente el bloque para que su lado rugoso más pequeño descanse sobre la
superficie horizontal.
5. Tome un registro de datos utilizando la misma masa colgante que empleó para
el lado suave más grande y compárela con la corrida de los datos para el lado
rugoso más grande.

16. PARTE IIIE: Toma de Datos - Diferentes masas colgantes.
1. Regrese el bloque a la orientación original, como en la Parte IIIA (la parte suave
más grande hacia abajo).
2. Coloque una cantidad de masa en el sostenedor que sea mayor a la colocada
en la Parte IIIA. Mida y registre la masa total del sostenedor en la tabla de datos.
3. Tome un registro de datos como en la Parte IIIA.
4. Repita el proceso anterior, utilizando masas colgantes superiores, haga 2
mediciones.
Asegúrese de medir y registrar la masa total colgante para los tres ensayos.
Resumen de datos tomados
Nro. de Parte y Descripción
Corrida
1 IIIA, Lado suave más grande del bloque
2 IIIA, Lado suave más grande del bloque
3 IIIB, Mayor masa de bloque y mayor masa
colgante
4 IIIC, Lado suave más pequeño del bloque
5 IIID, Lado rugoso más grande del bloque
6 IIID, Lado rugoso más pequeño del bloque
7 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 1
8 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 2
9 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 3
Analizando los Datos.
1. Determine la aceleración experimental para cada una de las corridas
registradas.
• Haga click en el gráfico de pantalla para activarlo. Encuentre la pendiente de la
velocidad vs. tiempo, que representa la aceleración promedio del bloque.
En DataStudio, seleccione Run # 1 (Corrida nro. 1), en el menú "Data" en el
gráfico de la pantalla. Si se muestra una múltiple corrida de datos, en primer lugar
seleccione “No Data” del Menú y, a continuación, seleccione Run # 1.
Haga click en el botón "Scale to fit" para que los ejes del gráfico se ajusten a los
datos. A continuación, haga click en el botón 'Fit' del menú. Seleccione 'Linear'.
En ScienceWorkshop, seleccione Run # 1 desde el menú "Data" en la pantalla
gráfica. Si se muestra una múltiple corrida de datos, en primer lugar seleccione
“No Data” del Menú y, a continuación, seleccione Run # 1. Haga click en el botón
"Autoscale" para que los ejes del gráfico se ajusten a los datos. Haga click en el
botón “Statistics” para abrir el área de Estadística en el lado derecho de la gráfica.

17. En el área de estadísticas, haga click en el botón Menú de Estadística. Seleccione
'Curve Fit, Linear Fit' en el menú.
• Registre la pendiente de la línea en la tabla de datos del Post-Laboratorio. Repita
el procedimiento anterior para cada una de las corridas realizadas.
2. Usando los valores de las masas y el valor de la aceleración, determine y
registre el coeficiente de fricción cinética de cada uno de los datos de la tabla.
Registre sus resultados en el post-laboratorio.
POST-LABORATORIO
Responda nuevamente la interrogante inicial:
En relación con la dirección del movimiento, ¿en cuál dirección actúa la fuerza de
fricción cinética?
Tabla de Datos
Corrida M m a exp µk
Masa total Masa total aceleración coeficiente de
del bloque colgante experimental fricción
(Kg) (Kg) (m / s2)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Resumen
Corrida Parte y Descripción µk
1 IIIA, Lado suave más grande del bloque
2 IIIA, Lado suave más grande del bloque
3 IIIB, Mayor masa de bloque y mayor masa
colgante
4 IIIC, Lado suave más pequeño del bloque
5 IIID, Lado rugoso más grande del bloque
6 IIID, Lado rugoso más pequeño del bloque
7 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 1
8 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 2
9 IIIE, Mayor cantidad de masa colgante, caso 3

18. Preguntas:
1. ¿Cómo varía el coeficiente de fricción cinética con la masa del bloque?
2. ¿Cómo varía el coeficiente de fricción cinética con el área de contacto entre el
bloque y la superficie horizontal?
3. ¿Cómo varía el coeficiente de fricción cinética con el tipo de material entre el
bloque y la superficie horizontal?
4. Cuando se utilizan diferentes tipos de materiales ¿Cómo varía el coeficiente de
fricción cinética con el área de contacto entre el bloque y la superficie horizontal?
5. ¿Cómo varía el coeficiente de fricción cinética a medida que varía la velocidad
debido a las diferentes masas colgantes?
6. ¿Cuál es la relación entre el coeficiente de fricción cinética y la masa, área de
contacto, o velocidad del objeto?
7. Si la masa del bloque aumenta, ¿aumenta la fuerza de fricción cinética?. ¿Por
qué?

19. SEGUNDA LEY DE NEWTON. MÁQUINA DE ATWOOD
(SISTEMA DE PHOTOGATE Y POLEAS).
Traducción del Physics Labs with Computers. PASCO. Actividad Práctica 10.
Teacher’s Guide Volumen 1. Pág. 89. Student Workbook Volumen 1. Pág.
Concepto DataStudio Science Workshop Science Workshop
(Mac) (Win)
Leyes de P10 P13 Atwood`s P13_ATWD.SWS
Newton ATwood’s.DS Machine
Equipos Requeridos.
Sistema de Photogate y Poleas (ME-6838)
Masas y Sostenedores (ME-8967)
Cuerda (SE-8050)
Tabla Universal (ME-9376B)
¿Qué piensa usted acerca de?
El propósito de esta actividad es estudiar la relación entre fuerza, masa y
aceleración mediante una máquina de Atwood. ¿Cómo se aplica en la vida real la
máquina de Atwood?
Un poco de teoría
La aceleración de un objeto depende de la fuerza neta y de la masa del objeto. En
una máquina de Atwood, la diferencia de peso entre dos masas colgantes
determina la fuerza neta que actúa sobre el sistema conformado por ambas
masas. Esta fuerza neta acelera ambas masas colgantes; la masa más pesada es
acelerada hacia abajo y la más liviana es acelerada hacia arriba.
Basándose en el diagrama de cuerpo libre, T es la tensión en la cuerda, M2> M1,
y g es la aceleración de la gravedad. Considerando que hacia arriba las fuerzas
son positivas y hacia abajo negativas, las ecuaciones de fuerza neta para M1 y M2
son las siguientes:

20. Suponiendo que la polea es de masa despreciable, que la fricción es nula y que la
cuerda es de masa despreciable e inextensible, entonces T1 = T2. Despejando
“a”, la aceleración del sistema de ambas masas, la aceleración teórica es “g”
veces la diferencia entre las masas dividida por el total de las masas.
Lo que usted debe hacer
Utilizar el Sistema de Photogate y poleas para estudiar el movimiento de las
masas, mientras una sube la otra baja.
Utilizar DataStudio o ScienceWorkshop para registrar los cambios en la velocidad
de las masas a medida que se mueven.
La pendiente de la curva de velocidad vs. tiempo es la aceleración del sistema.
PARTE I: Configuración del Equipo.
1. Conecte la interface del
ScienceWorkshop al computador,
encienda la interface y encienda el
computador.
2. Conecte el plug del Photogate al
canal digital 1 de la interface.
3. Abra el documento tal como se
muestra:
DataStudio Science Workshop (Mac) Science Workshop (Win)
P10 ATwood’s.DS P13 Atwood`s Machine P13_ATWD.SWS
• El documento DataStudio tiene una pantalla Workbook. Lea las instrucciones.
• El documento ScienceWorkshop muestra un gráfico de velocidad vs. tiempo.
• Nota: La longitud de arco de la polea está fijada en 0.015 m. Si está utilizando
una polea diferente, cambie la longitud de arco en el sensor de ventana haciendo
doble click en el icono del sensor en la ventana de configuración del experimento.
PARTE II: Calibración del Sensor y Configuración del Equipo.
• No es necesario calibrar el sensor.
1. Monte el sujetador en el borde de

21. una mesa.
2. Utilice la vara sostenedora de la
polea para adjuntar la polea a la
lengüeta del Photogate.
3. Coloque el Sistema de Photogate y
Poleas en el sujetador para que la
varilla quede horizontal.
4. Use un pedazo de cuerda de unos
10 cm más largo que la distancia
desde la parte superior de la polea
hasta el piso. Coloque la cuerda en la
ranura de la polea.
5. Coloque portamasas o
sostenedores a cada extremo de la
cuerda.
Para atar la cuerda al sostenedor,
anude y enrolle alrededor de 5 veces.
6. Coloque de cinco a seis masas del
juego de masas, con un total de
(aproximadamente) 100 gramos de
masa en un sostenedor y registre la
masa total de M1 en la tabla de datos
del Post-laboratorio. Asegúrese de
incluir los 5 gramos de la masa del
sostenedor en la masa total. En el
otro sostenedor, coloque un poco más
de masa, para que M2 sea
ligeramente mayor que M1. Registre
el valor de M2 en la tabla de datos.
7. Mueva el sostenedor de M2 hacia arriba hasta que la masa M1 casi toque el
suelo. Sostenga a M2 para que no se caiga. Gire la polea de modo que el haz del
Photogate no se bloquee (el diodo emisor de luz roja (LED) en el Photogate no
debe encenderse).

22. PARTE IIIA: Toma de Datos – Masa Total Constante.
1. Suelte el sostenedor de M2 y deje caer. Inicie la grabación de datos.
2. Detenga la grabación justo antes de que el sostenedor de M2 toque el suelo.
No deje que la masa en movimiento golpee a la polea.
"Run # 1" aparecerá en la lista de datos. (Corrida nro. 1).
3. Para la Corrida nro. 2, mueva una masa del sostenedor de M2 y pásela a M1.
Este proceso cambia la fuerza neta, sin cambiar la masa total del sistema.
Registre la nueva masa total de cada sostenedor en la tabla de datos. Deje que la
masa caiga y realice un nuevo registro de datos. Detenga la grabación de datos
justo antes de que el sostenedor llegue al suelo.
4. Repita el paso anterior para crear tres combinaciones más de masas. Para cada
caso, la fuerza neta varía, pero la masa total del sistema permanece constante.
PARTE IIIB: Toma de Datos – Fuerza Neta Constante.
1. Colocar las masas tal y como estaban en la Corrida nro. 1. Ahora, lo que se
pretende es cambiar la masa total del sistema, pero manteniendo la misma fuerza
neta. Para ello, hay que añadir exactamente la misma cantidad de masa a los dos
sujetadores.
Asegúrese de que la diferencia de masa sea la misma que al inicio en la parte IIIA.
2. Añadir aproximadamente 10 g de masa a cada sujetador. Registre la nueva
masa total de cada sostenedor en la tabla de datos. Suelte el sujetador M2 y
déjelo caer. Comience a tomar los datos. Detenga la grabación justo antes de que
el sujetador M2 alcance el suelo.
3. Repita el paso anterior para crear tres corridas más. Para cada corrida, la fuerza
neta permanece constante, pero la masa total del sistema cambia.
Analizando los datos
1. Determine la aceleración experimental para cada corrida de datos.
• Haga click en el gráfico de pantalla para activarlo. Encuentre la pendiente de la
velocidad vs. tiempo en el gráfico, la cual representa la aceleración promedio de
las masas.
En DataStudio, seleccione Run # 1 desde el menú de datos en la pantalla. Si se
ejecutan múltiples datos, primero seleccione “No Data” del menú de datos y a
continuación seleccione Run # 1. Haga click en "Scale to fit" para ajustar los ejes
del Gráfico a los datos. A continuación, haga click en el botón 'Fit' del menú.
Seleccione 'Linear'.
En ScienceWorkshop, seleccione Run # 1 desde el menú de datos en la pantalla.
Si se ejecutan múltiples datos, primero seleccione “No Data” del menú de datos y
a continuación seleccione Run # 1. Haga click en "Autoscale" para ajustar los ejes
del Gráfico a los datos. A continuación, haga click en el botón 'Statistics' para abrir
el area de Estadística en el lado derecho del gráfico. En el área de Estadística

23. haga click en el botón de botón Menú de Estadística. Seleccione 'Curve Fit, Linear
Fit' en el menú.
Registre el valor de la pendiente en la tabla de datos. Repita el procedimiento
anterior para cada una de las 9 corridas restantes.
Para cada una de las corridas, utilizando los valores de las masas, calcule y
registre la fuerza neta en la tabla de datos
Fnet = (M2 – M1 )g
3. Calcule y registre la masa total en la tabla de datos.
4. Utilizando la masa total y la fuerza neta, calcule la aceleración teórica, a través
de la ecuación:
a = Fnet / (M1 +M2)
5. Para cada corrida, calcule y registre la diferencia porcentual entre la aceleración
experimental y la aceleración teórica.
Registre los resultados en el post-laboratorio.
POST-LABORATORIO
Responda nuevamente la interrogante inicial:
¿Cómo se aplica en la vida real la máquina de Atwood?
Tabla de Datos: Masa Total Constante
Corrida M1 M2 a exp F neta M1 + a teor Diferencia
(kg) (kg) (m/s2) (N) M2 (m/s2) Porcentual
(kg)
1
2
3
4
5

24. Tabla de Datos: Fuerza Neta Constante
Corrida M1 M2 a exp F neta M1 + a teor Diferencia
(kg) (kg) (m/s2) (N) M2 (m/s2) Porcentual
(kg)
6
7
8
9
10
Preguntas:
1. Compare la aceleración experimental con la aceleración teórica determinando la
diferencia porcentual. ¿Qué causas podrían considerarse para esta diferencia
porcentual?.
2. Para los datos de masa total constante, realice un gráfico de Fuerza neta vs.
aceleración experimental. Nota: Incluya un signo negativo para la aceleración
cuando M1 es mayor que M2. Anexe el gráfico al post-laboratorio.
3. Dibuje la mejor línea de ajuste en el gráfico. ¿Qué representa la pendiente de
ésta línea?.
4. ¿Cómo el gráfico de Fuerza vs. aceleración se relaciona con la Segunda Ley de
Newton?.