Fuerzas, Equilibrio y Movimiento: Prácticas de Física Experimental

Práctica 1: Fuerzas que actúan sobre un sistema en reposo

Fundamento

La interacción entre dos cuerpos ocurre siempre mediante un par acción-reacción: dos fuerzas, una sobre cada cuerpo, forman el par. Estas dos fuerzas se caracterizan por tener igual módulo, dirección y sentido contrario, y nunca actúan sobre el mismo cuerpo. Si la fuerza neta que actúa sobre un objeto vale 0, el objeto se encuentra en equilibrio.

Conclusión

La fuerza neta que actúa sobre la argolla es 0, resultado obtenido por ambos procedimientos. Como la fuerza neta es 0 y el cuerpo está en reposo, se aplican dos leyes: la primera ley de Newton, para verificar que el cuerpo está en reposo, y la tercera ley de Newton, para calcular la fuerza P.

Práctica 2: Fuerzas y movimiento rectilíneo

Objetivo

Estudiar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en movimiento y las magnitudes que caracterizan dicho movimiento, a partir de la interpretación gráfica.

Fundamento

Las fuerzas son magnitudes vectoriales que se caracterizan por tener dirección, sentido y módulo, y se suman mediante procedimientos del álgebra vectorial. La suma de estas fuerzas es la fuerza neta:

• Si la fuerza neta vale 0, el cuerpo está en equilibrio mecánico.
• Si el cuerpo se encuentra en movimiento, sigue una trayectoria rectilínea con velocidad constante.

Conclusión

La bolita está sometida a una fuerza peso y a una fuerza de igual módulo y dirección pero de sentido contrario. Por lo tanto, su fuerza neta es 0 y se mueve a velocidad constante, pues es nulo el efecto de todas las fuerzas. Si la pendiente del gráfico es 0, su velocidad es constante.

Práctica 3: Magnitudes que caracterizan la caída libre

Objetivo

Estudiar las magnitudes que caracterizan el movimiento de caída libre, a partir de la interpretación gráfica.

Fundamento

El estado de movimiento de un cuerpo cambia con la aplicación de una fuerza. El peso que actúa sobre un cuerpo produce un cambio constante en la velocidad en cada intervalo de tiempo. Este cambio constituye una aceleración constante, una magnitud vectorial cuya dirección coincide con la del vector variación de velocidad.

Conclusión

La bolita interactúa con la Tierra, por lo que actúa una fuerza peso. Como la fuerza neta es distinta de 0, podemos afirmar que la bolita está en movimiento y que su velocidad no es constante. La aceleración está asociada al movimiento de caída libre, lo que se reconoce por la pendiente del gráfico. La caída libre es un movimiento rectilíneo vertical hacia abajo, uniformemente variado (MRUV).

Práctica 4: Movimiento de una bolita lanzada horizontalmente

Objetivo

Estudiar el movimiento de una bolita que se lanza con velocidad horizontal.

Fundamento

Si no existiera la aceleración gravitatoria, un objeto lanzado horizontalmente continuaría con esa trayectoria. Debido a dicha aceleración, el objeto cae describiendo una curva. Un objeto que viaja a través de un medio que no le opone resistencia puede estudiarse como la composición de dos movimientos independientes: un movimiento horizontal uniforme y una caída libre.

Conclusión

Mediante el método gráfico determinamos la aceleración del movimiento. La aceleración es vertical y no afecta la velocidad horizontal, pero el movimiento no es una caída libre. Se trata de un movimiento de trayectoria curvilínea con una aceleración vertical hacia abajo.