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EXPERIMENTOS SOBRE LOS PRINCIPIOS DE LA DINÁMICA DE NEWTON |
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Con la
ayuda de dinamómetros y de sensores de
fuerza, se pueden realizar en clase y en el laboratorio
bastantes experimentos, cualitativos y cuantitativos, en
los que se ponen a
prueba aspectos de los principios de la dinámica newtoniana.
En el
video adjunto se muestra uno de estos posibles experimentos. El
profesor hace oscilar en clase un péndulo que cuelga de un
dinamómetro. Los estudiantes han realizado
previamente un análisis cualitativo de la situación,
aplicando la esencia de los principios de la Dinámica,
de tal forma que se espera que la tensión del hilo que
produce el movimiento pendular oscile entre
un valor máximo, superior al peso de la bola (en la
posición más baja del movimiento), y un valor mínimo
inferior a dicho peso (en las posiciones extremas,
cuando la velocidad de la bola es nula).
Como se observa
(obsérvese el ganchito) el experimento corrobora
claramente esta predicción.
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Como los
sensores de fuerza son mucho más sensibles que los
dinamómetros, resultan muy útiles para complementar los
experimentos realizados con dinamómetros con otros
bastante más precisos. |
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Se obtienen resultados bastante
interesantes, como, por ejemplo, el
que muestra el gráfico adjunto, que corresponde a la
misma práctica filmada en el video, pero esta vez
realizada por un grupo de
estudiantes que usa en el laboratorio un sensor de
fuerza.
Clic aquí para consultar detalles de
un
conjunto de experimentos muy sencillos, realizados con sensores de fuerza,
para poner a prueba los principios de la dinámica de
Newton. |
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El
profesor Mikel Etxaniz, de la Ikastola "Pasaia-Lezo"
en Guipúzcoa, nos envía experimentos muy interesantes
para verificar con precisión el principio de inercia de
Galileo o, lo que es lo mismo, la relación entre la
fuerza resultante y el tipo de movimiento que prevén los
dos primeros principios de la dinámica newtoniana. |
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Uno de
los montajes
utiliza un ventilador programable con el que se puede aplicar
o dejar de aplicar a
un carrito rodante una fuerza constante. El objetivo de
los experimentos es comprobar que mientras la fuerza
resultante es constante, el movimiento es uniformemente
acelerado y cuando la fuerza resultante es nula, el
carro permanece en reposo o mantiene un movimiento
uniforme. Para verificar el tipo de movimiento se usa
un sensor de posición.
Clic aquí para consultar los detalles
y los resultados de estos experimentos. |
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Otro
experimento muy interesante, realizado por estudiantes
de Bachillerato conducidos por Mikel Etxaniz, utiliza de
forma combinada el sensor de fuerza y el sensor de
posición para verificar
específicamente el segundo principio de la Dinámica (Fres
= m·a). |
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Aquí también se usa un carro rodante y un dispositivo
experimental semejante a una
máquina de Atwood
en la que se sustituye uno de los pesos que deberían colgar de la
polea por el carrito rodante encima de una mesa de
laboratorio, tal como enseña la figura adjunta. Se
utiliza un
sensor de fuerza para medir directamente la tensión que
tira del carro y un sensor de posición
para obtener
la aceleración correspondiente. Tras refinar
adecuadamente el diseño (solventando
problemas hábilmente observados en los primeros
ensayos) se pueden lograr unos resultados excelentes en la
verificación de la segunda ley de Newton.
Clic aquí para
consultar los detalles de este experimento. |
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José
María Lesaka, otro profesor vasco que trabaja en la Ikastola "Erriobea" de
Villabona en Guipúzcoa, envía un experimento parecido con
el mismo objetivo de comprobar la segunda ley de Newton. En este caso, un carrito debe
ascender por un carril inclinado y es impulsado, como en
el montaje anterior, por un porta-pesos que cuelga al
otro lado de la polea.
Clic
aquí para
consultar los detalles de este experimento. |
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