Experiencia P09: Empujar y Tirar de un carrito Sensor de fuerza, Sensor de movimiento

Transcripción

1 Experiencia P09: Empujar y Tirar de un carrito Sensor de fuerza, Sensor de movimiento Tema DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) Leyes de Newton P09 Push Pull.ds P12 Push-Pull a Cart P12_PUSH.SWS Equipo necesario Cant. Equipo necesario Cant. Sensor de fuerza (CI-6746) 1 Carrito (incluido con carril) 1 Sensor de movimiento (CI-6742) 1 Carril de1.2 m (ME-9429A) 1 Balanza (SE-8723) 1 IDEAS PREVIAS El objetivo de esta actividad es experimentar la segunda Ley de Newton. Puede producir una relación lineal empujar y tirar de un carrito erráticamente? FUNDAMENTO TEÓRICO Isaac Newton describió la relación entre aceleración, fuerza neta y masa de un objeto de la manera siguiente: La aceleración de un objeto es directamente proporcional y en la misma dirección que la fuerza aplicada sobre el objeto, pero inversamente proporcional a su masa. En esta experiencia se verificará la segunda Ley de Newton: a m F F neta m neta a RECUERDE No permita que el carrito golpee el Sensor de movimiento. Siga las instrucciones de utilización del equipo PASCO scientific P09.1

2 PROCEDIMIENTO En esta experiencia, empuje y tire de un carrito situado sobre un carril. Utilice el Sensor de movimiento para estudiar el movimiento del carrito y el Sensor de fuerza para medir la fuerza que se ejerce sobre el carrito. Utilice el DataStudio o el ScienceWorkshop para calcular la aceleración mientras se mueve el carrito. Sugerencia: La pendiente de la curva de la gráfica de fuerza frente a aceleración corresponde a la masa del objeto en movimiento. PARTE I: CONFIGURACIÓN DEL ORDENADOR 1. Conecte el interfaz de ScienceWorkshop al ordenador, encienda el interfaz y el ordenador. Conecte las clavijas digitales del Sensor de movimiento en los Canales digitales 1 y 2 del interfaz. Conecte la clavija con banda amarilla en el Canal 1 y la otra en el Canal Conecte la clavija DIN del Sensor de fuerza en el Canal analógico A. 3. Abra el archivo titulado: DataStudio ScienceWorkshop (Mac) ScienceWorkshop (Win) P09 Push Pull.DS P12 Push-Pull a Cart P12_PUSH.SWS El archivo DataStudio contiene el Workbook. Lea las instrucciones en el Workbook. El archivo ScienceWorkshop contiene una gráfica de la fuerza frente a aceleración. La recogida de datos está fijada en 100 Hz para el Sensor de fuerza y la velocidad de medida para el Sensor de movimiento en 20 medidas por segundo. El calibrado del Sensor de fuerza está cambiado de manera que un empujón a la izquierda es negativo y un tirón a la derecha es positivo. PARTE II: CALIBRADO DEL SENSOR Y MONTAJE DEL EQUIPO No se necesita calibrar el Sensor de movimiento. Para calibrar el Sensor de fuerza, lea las instrucciones del Sensor de fuerza. 1. Sitúe el carril sobre una superficie horizontal. Nivele el carril empleando el carrito. Si el carrito se desplaza, utilice el pie ajustable del extremo del carril para subir o bajar el extremo hasta que el carrito no se mueva PASCO scientific P09.2

3 2. Monte el Sensor de fuerza sobre la bandeja accesoria del carrito. 3. Mida y anote la masa del carrito más el Sensor de fuerza en la tabla de datos de la sección Informe de Laboratorio. 4. Monte el Sensor de movimiento en el extremo izquierdo del carril. Sitúe el carrito sobre el carril de manera que el enganche del Sensor de fuerza esté de espaldas al Sensor de movimiento. El carrito debe estar a una distancia mínima del Sensor de movimiento (15 cm para el Sensor de movimiento II). Dibuje una marca en el carril a la distancia mínima del Sensor de movimiento (15 cm). Serie de Datos de Prueba 1. Antes de comenzar la recogida de datos para un posterior análisis, realice una serie de prueba con el Sensor de movimiento para asegurarse de que su alineación es correcta. 2. Sitúe el carrito sobre el carril. Presione el botón de tarado del Sensor de fuerza para ponerlo a cero. 3. Agarre firmemente el enganche del Sensor de fuerza, tire y empuje para mover el carrito adelante y atrás. Asegúrese que el carrito no se acerca demasiado al Sensor de movimiento. 4. Comience la recogida de datos. 5. Después de diez segundos, finalice la recogida de datos. 6. Ajuste la alineación del Sensor de movimiento si es necesario. PARTE III: RECOGIDA DE DATOS 1. Antes de cada serie, presione el botón de tarado para poner a cero el Sensor de fuerza. 2. Después de poner a cero el Sensor de fuerza, comience a tirar y a empujar del Sensor de fuerza por su enganche para mover el carrito adelante y atrás. 3. Comience la recogida de datos. 4. Empuje y tire del carrito cuatro o cinco veces, finalice entonces la recogida de datos. La Serie #1 aparecerá en la tabla de datos. Si los datos no aparecen o no son claros, compruebe la alineación del Sensor de movimiento y repita el procedimiento PASCO scientific P09.3

4 ANÁLISIS DE DATOS 1. Pinche y arrastre el cursor para dibujar un rectángulo alrededor de la región de la curva que corresponda al movimiento del carrito. Libere el botón del ratón y el área será seleccionada. 2. Seleccione el ajuste lineal de la curva. En el DataStudio, haga clic en el botón de menú Fit ( ). Seleccione Linear. En el ScienceWorkshop, haga clic en el botón Estadísticas para abrir el área estadística a la derecha de la gráfica. En el área estadística, haga clic en el botón de menú de estadísticas ( estadísticas. ). Seleccione Ajuste de curva, ajuste lineal en el menú de 3. Anote la pendiente del ajuste lineal en la tabla de datos de la sección Informe de Laboratorio. Anote sus resultados en la sección Informe de Laboratorio PASCO scientific P09.4

5 Informe de Laboratorio Experiencia P09: Empujar y tirar de un carrito IDEAS PREVIAS Puede producir una relación lineal empujar y tirar de un carrito erráticamente? Tabla de Datos Medida Masa del carrito + Sensor de fuerza (medido) Masa del carrito + Sensor de fuerza (pendiente) Valor kg kg CONCLUSIONES Y APLICACIONES 1. Qué unidades son las apropiadas para medir la pendiente de la curva de fuerza frente a aceleración? 2. Por qué es igual a la masa del objeto la pendiente de la gráfica de la aceleración? 1999 PASCO scientific P09.5

6 3. Qué porcentaje de diferencia existe entre el valor de la masa real y el valor de la masa medido durante el experimento? porcentajede diferencia teórico real teórico 100% 4. Qué razones pueden originar las diferencias existentes entre el valor medido y el valor calculado? 1999 PASCO scientific P09.6