Análisis de la Máquina de Atwood: Comportamiento y Aplicaciones, Resúmenes de Física

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

La máquina de Atwood, inventada por George Atwood en el siglo XVIII, es un dispositivo simple pero poderoso utilizado para estudiar la dinámica de las fuerzas y las aceleraciones. Consiste en dos masas conectadas por una cuerda que pasa sobre una polea sin fricción. Este sistema permite examinar las interacciones entre las fuerzas de gravedad y las tensiones en la cuerda, proporcionando en la aplicación de las leyes del movimiento de Newton. El propósito de este informe es investigar y analizar el comportamiento de la máquina de Atwood en diversas configuraciones, teniendo en cuenta factores como las masas de los objetos, las fuerzas aplicadas y las aceleraciones resultantes. Se busca comprender cómo estos parámetros afectan la dinámica del sistema y explorar las relaciones matemáticas subyacentes. Entre las preguntas clave a abordar se incluyen:  ¿Cómo varía la aceleración del sistema en función de las masas de las dos cargas suspendidas?  ¿Cómo influye la fuerza neta aplicada en la aceleración del sistema?  ¿Cuál es la relación matemática que describe la dinámica del sistema en términos de las masas y las fuerzas involucradas? A través de la experimentación y el análisis teórico, se espera obtener una comprensión más profunda de los principios físicos que rigen la máquina de Atwood y su aplicabilidad en situaciones del mundo real. Además, se buscarán posibles aplicaciones prácticas de este dispositivo en la resolución de problemas y el diseño de sistemas mecánicos. RESUMEN: En el desarrollo del proyecto realizado en casa, se tenían diferentes objetivos los cuales se pudieron cumplir de manera satisfactoria, ya que se analizó el funcionamiento de la Máquina de Atwood, que funciona como un sistema de una polea y dos masas unidas en ella, esto mediante el uso de distintas masas, de diferentes pesos, para poder medir el comportamiento según las variaciones a estos elementos dentro del montaje experimental mediante la máquina de Atwood. Al logra implementar en físico comprendemos la ley de

La capacidad para diseñar, llevar a cabo y analizar experimentos es esencial en diversas disciplinas científicas y técnicas. Comprensión de Principios Fundamentales: La máquina de Atwood proporciona un entorno controlado para estudiar las fuerzas, las masas y las aceleraciones, lo que permite profundizar en la comprensión de los principios fundamentales de la dinámica newtoniana. El análisis detallado de las interacciones gravitatorias y las tensiones en la cuerda contribuye al desarrollo de una comprensión más clara de los conceptos clave de la física clásica. Contribución al Conocimiento Científico: Los resultados de esta investigación contribuirán al corpus de conocimientos científicos relacionados con la mecánica clásica. El establecimiento de relaciones matemáticas precisas y la validación experimental de modelos ayudarán a consolidar y expandir el entendimiento existente sobre los fenómenos físicos asociados a la máquina de Atwood. MARCO TEORICO: La máquina de Atwood La máquina de Atwood se creó a finales del siglo XVII, el inglés George Atwood (1746 – 1807), profesor de física en Cambridge, al no poder medir los espacios y 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 puede hacer las mediciones necesarias para averiguar la aceleración que adquiere por unidad de tiempo un cuerpo que cae libremente, es decir, la medida de la gravedad. Es un clásico ejemplo de la aplicación de la segunda ley de Newton. Consta de una polea fija y una cuerda inextensible y de masa despreciable que pasa por la polea y de cuyos extremos cuelgan dos masas. Primero, se considera que la polea tiene un momento de inercia despreciable y cuando se estudia la dinámica de rotación, se proporciona el dato del momento de inercia de la polea.

Ilustración 1 :polea con distintos pesos Leyes de Newton: Las leyes de Newton son tres principios que sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante). Las tres leyes de Newton son:  Primera ley o ley de la inercia.  Segunda ley o ley fundamental de la dinámica.  Tercera ley o principio de acción y reacción. Estas leyes que relacionan la fuerza, la velocidad y el movimiento de los cuerpos son la base de la mecánica clásica y la física. Fueron postuladas por el físico y matemático inglés Isaac Newton, en 1687. Primera ley de Newton: ley de la inercia La ley de la inercia o primera ley postula que un cuerpo permanecerá en reposo o en movimiento recto con una velocidad constante, a menos que se aplique una fuerza externa. Dicho de otro modo, no es posible que un cuerpo cambie su estado inicial (sea de reposo o movimiento) a menos que intervengan una o varias fuerzas.