Segunda ley de Newton – tirar de un bloque sobre una superficie
FísicaFuerzas y dinámicaEdades 15–16Laboratorio virtual
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Tira de un bloque de masa m con una fuerza F a lo largo de una superficie horizontal o inclinada con rozamiento μ. Observa los vectores fuerza (F, P, N, Fr), la aceleración a = (F − Fr − P·sinα)/m y una gráfica velocidad-tiempo v(t) en tiempo real. Arrastra el deslizador de F directamente en la simulación, o arrastra el bloque para cambiarlo de posición. Dos pantallas más: un carrito arrastrado por masas colgantes a través de una polea y cronometrado con dos fotopuertas (a frente a F con masa constante y frente a 1/m con fuerza constante, con gráficas a–F y a–1/m), y una comparación con dinamómetro del rozamiento de rodadura y de deslizamiento.
Lección: Segunda ley de Newton, fuerza de rozamiento, movimiento en un plano inclinado
Qué muestra
La segunda ley de Newton dice que la aceleración es igual a la fuerza resultante dividida entre la masa, a = ΣF/m. En la primera pantalla se tira de un bloque sobre una superficie horizontal o inclinada: actúan la fuerza F, el peso P, la normal N y el rozamiento Fr = μN, y la gráfica v(t) muestra que la fuerza fija la aceleración, no la velocidad. El laboratorio del carrito comprueba la ley con masas colgantes y dos fotopuertas: a ∝ F con masa constante y a ∝ 1/m con fuerza constante. La tercera pantalla arrastra con un dinamómetro un bloque, un rodillo y un carrito de igual peso: el rozamiento de rodadura es mucho menor que el de deslizamiento.
Cómo usarla
En Tirar de un bloque, cambia F y el ángulo α y compara las pendientes de v(t). En Carrito y polea, marca Rozamiento compensado (carril inclinado), elige las Masas de 20 g en el portapesas y pulsa Soltar; repite con otras masas, luego añade Masas de 250 g en el carrito y cambia la gráfica a a – 1/m. En Rodadura y deslizamiento, elige Objeto y Superficie, pulsa Tirar despacio y lee el Dinamómetro.
Parámetros que puedes cambiar
- Fuerza de tracción F (paralela a la superficie) 0–50 N
- Masa del bloque 0,5–10 kg
- Coeficiente de rozamiento μ 0–1
- Ángulo del plano inclinado α 0–45 grados
- Pantalla Tirar de un bloque, Carrito, polea y fotopuertas, Rozamiento de rodadura y de deslizamiento
- Número de masas de 20 g en el portapesas 0–8
- Número de masas de 250 g en el carrito 0–4
- Rozamiento compensado (carril inclinado)
- Objeto arrastrado Bloque de madera, Rodillo, Carrito con rodamientos
- Superficie Tabla de madera, Lámina de vidrio, Tela
- Pesas extra de 1 N 0–3
- Dinamómetro 0–5 N, 0–1 N
Preguntas para explorar
- ¿Por qué la fuerza normal N es menor que el peso P cuando el bloque está en un plano inclinado?
- ¿Cuál es la fuerza de tracción mínima para que el bloque suba la pendiente con velocidad constante?
- Sin rozamiento, si se duplican m y F, ¿cómo cambia la aceleración?
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