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Instalación del Equipo Para la Realización de la Veri�cación de la
Segunda Ley de Newton.
Mauricio Arredondo Soto, Ricardo Martínez Martínez y José María Rico Martínez
Departamento de Ingeniería Mecánica.
División de Ingenierías, Campus Irapuato-Salamanca. Universidad de Guanajuato
Carretera Salamanca-Valle de Santiago Km. 3.8 + 1.5
CP 36730, Salamanca, Gto., México
E-mail: [email protected], [email protected], [email protected]
En esta apéndice, se indicarán los detalles necesarios para la instalación del equipo experimental necesario
para realizar la práctica que veri�ca la Segunda Ley de Newton. Se hace uso muy profuso de �guras para
mostrar de la manera más precisa posible las di�cultades que pueden encontrarse.
1. Instalación del riel sobre el que se mueve el carrito deslizante.
El riel sobre el que se mueve el carrito deslizante, se soporta mediante dos apoyos que se atornillan
como se muestra en las �guras 1 y 2
Figure 1: Instalación del primer apoyo del riel.
El resultado �nal de la instalación de los dos apoyos se muestra en la �gura 3.
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Figure 2: Instalación del segundo apoyo del riel.
Figure 3: Riel con sus dos apoyos instalados.
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2. Instalación del ventilador para minimizar la fricción entre el riel y el carrito deslizante.
A lo largo del riel existen un conjunto simétrico de perforaciones por donde las cuales circula aire a
presión que elimina o al menos disminuye considerablemente la fricción entre la super�cie del riel y el
carrito deslizante. El aire se suministra mediante un ventilador que se conecta en uno de los extremos
del riel como se muestra en la �gura 4.
Figure 4: Instalación del ventilador sobre el riel.
La �gura 5 muestra las perforaciones que permiten deslizar al carro sin fricción. La experiencia ha
mostrado que si se sintoniza el ventilador a una posición entre 3 y 4 los resultados son satisfactorios,
cuando no se agrega masa alguna al carrito deslizante. Obviamente si se incrementa la masa de carrito
deslizante, será necesario un mayor �ujo de aire.
Figure 5: Agujeros uniformes en el riel.
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3. Instalación del soporte de la polea y de la polea.
En el extremo opuesto al ventilador se colocará el soporte de la polea como se indica en la �gura 6.
Figure 6: Instalación del soporte de la polea.
Sobre este soporte se coloca la polea de acrílico y de masa e inercia despreciable, vea la �gura 7, que
conectará al carrito deslizante con un pequeño plato portapesas que produce una aceleración constante
del carrito deslizante.
Figure 7: Instalación de la polea.
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4. Instalación del amortiguador para evitar el impacto del carrito deslizante con la polea.
Cercano al extremo del riel donde se coloca la polea se instala uno de dos posibles tipos de amor-
tiguador. El objetivo de este amortiguador es disminuir la velocidad del carrito deslizante al �nalizar
el experimento y evitar que golpeé a la polea colocada anteriormente.
El primer tipo de amortiguador consiste de una liga, como elemento almacenador de energía, vea la
�gura 8.
Figure 8: Amortiguado tipo I. Liga como elemento elástico y poliestireno adicional.
El segundo tipo de amortiguador consiste de un tapón de corcho, como elemento almacenador de
energía, vea la �gura 9. Sin importar el tipo de amortiguador que se use, el impacto del carrito
deslizante sobre el amortiguador es de consideración, de manera que después de cada experimento, el
amortiguador debe volver a sujetarse.
Figure 9: Amortiguado tipo II. Tapón de corcho como elemento elástico.
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5. Instalación del carrito deslizante y sus aditamentos.
El carrito deslizante es el elemento más importante para la realización del experimento. La �gura
10 muestra como se conecta la pantalla que corta el haz de luz de los fotosensores, sobre el carrito
deslizante. Esta pantalla tiene una longitud de 10 cms.
Figure 10: Instalación de la pantalla sobre el carrito deslizante.
La �gura 11 muestra como se conecta un pequeño cilindro con argolla que permite que el carrito
deslizante se conecte mediante un hilo de seda con el plato portapesas, pasando por la polea localizada
en uno de los extremos del riel.
Figure 11: Instalación de la conexión del carrito deslizante con el hilo de seda.
La �gura 12 muestra como se conecta un magneto al carrito deslizante. Este magneto se conectará al
mecanismo de disparo para que se mantenga en reposo.
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Figure 12: Instalación del magneto sobre el carrito deslizante.
El carrito deslizante tiene a ambos lados una barra sobre las que se pueden colocar pesas para variar su
masa, se recomienda que, en este caso, las masas colocadas en ambos lados sean iguales, vea la �gura
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6. Instalación del mecanismo de disparo.
En el extremo del riel sobre el que se conecta el ventilador, se coloca también el mecanismo de disparo
y el carrito deslizante, en su posición inicial. la �gura 13 muestra el paso inicial de la instalación de la
base del mecanismo de disparo sobre el riel.
Figure 13: Instalación de la base del mecanismo de disparo sobre el riel.
Cercano al mecanismo de disparo se coloca el carrito deslizante, vea la �gura 14
Figure 14: Mecanismo de disparo y carrito deslizante.
El mecanismo de disparo requiere de la conexión de un obturador, semejante al de una cámara fo-
tográ�ca, que elimina la acción de un electromagneto y permite que el carrito deslizante inicie su
movimiento.
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Figure 15: Obturador Colocado sobre el mecanismo de disparo y carrito deslizante.
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7. Instalación de los fotosensores y su conección al equipo medidor.
En esta sección se detallará la instalación de los fotosensores, del mecanismo de disparo y sus conecciones
con el equipo de medición. La �gura 16 muestra como se conectan los fotosensores a su barra guía.
Figure 16: Instalación de los fotosensores a su barra de soporte.
La conexión de los fotosensores y su barra guía a la barra vertical, se realiza mediante una doble
ménsula que se muestra en la �gura 17
Figure 17: Detalle de la instalación del fotosensor y su barra guía a la barra vertical.
La �gura 18 muestra como se conecta el fotosensor y su barra guía a las bases con barra vertical y
mensulas. Es importante asegurarse que la base es la que realize contacto con la mesa de trabajo y no
la barra vertical, pues los extremos de esta barra vertical están redondeandos de manera que si la barra
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vertical es la que hace contacto con la mesa de trabajo, es relativamente fácil hacerlos rotar. Como
consequencia las mediciones realizadas tendrán un error que es siempre deseable evitar o minimizar.
Figure 18: Conexión de la barra guía a la base con barra vertical.
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8. Conexiones entre los fotosensores, el mecanismo de disparo y el equipo medidor.
El equipo de medición, denominado Timer 4-4 permite medir simultaneamente el tiempo en el que se
actúan cuatro fotosensores, cuyas conexiones se muestran a la derecha de la �gura 19, y un mecanismo
de disparo, que determine el tiempo inicial de medición, t = 0 y cuyas conexiones se muestran a la
izquierda de la �gura 19
Figure 19: Equipo de Medición.
Las conexiones electrónicas entre los fotosensores y el equipo de medición se muestran en las �guraa
20 y 21
Figure 20: Conexiones eléctricas del fotosensor.
En resumen, el cable amarillo se conecta la salida del fotosensor, el cable azul conecta las tierras y el
cable rojo conecta a un voltaje de 5 Volts.
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Figure 21: Conexiones eléctricas del fotosensor al equipo de medición.
La �gura 22 muestra el detalle de las conexiones eléctricas para el mecanismo de disparo. La �gura
muestra como el conector negro se conecta a la terminal localizada en la parte superior del mecanismo
de disparo, mientras que el conector amarillo se conecta a la terminal localizada en la parte lateral del
mecanismo de disparo y tiene un color rojo. Debe ponerse atención especial en revisar, antes
de cada experimento, que el conector amarillo esté bien conectado, pues se ha encontrado
que después de cada operación del obturador, el conector amarillo deja de hacer buen
contacto. Además esta �gura muestra una parte del obturador.
Figure 22: Conexiones eléctricas del fotosensor al equipo de medición.
La �gura 23 muestra, en su parte mas derecha, las conexiones eléctricas entre el mecanismo de disparo y
el equipo de medición. Es igualmente importante asegurarse que la operación del obturador
ocurra en el menor tiempo posible, pues cuando no se hace de esa forma, se ha detectado
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un retraso entre el inicio de la medición del tiempo y el inicio del movimiento del carrito
deslizante.
Figure 23: Conexiones eléctricas del fotosensor al equipo de medición.
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Panorámica del equipo en su forma �nal.
El resultado �nal de la instalación se muestra en las dos siguientes �guras. La �gura 24 muestra una vista
frontal del equipo con el carrito conectado al mecanismo de disparo, los cuatro fotosensores distribuidos de
manera uniforme a lo largo del riel y el amortiguador con liga como elemento elástico.
Figure 24: Vista frontal del equipo experimental.
La �gura 25 muestra una vista lateral del equipo desde el extremo donde está conectada la polea, puede
observarse también el plato portapesas que incluye pesas adicionales.
Figure 25: Vista lateral del equipo experimental.
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