La máquina de Atwood es un experimento inventado en 1.784 por el matemático inglés George Atwood con el propósito de estudiar el movimiento acelerado en una dimensión. La máquina está conformada por una polea por la que pasa una cuerda a la que se conecta una masa en cada extremo. A partir de la relación entre las masas se obtienen diferentes aceleraciones que van desde el movimiento sin aceleración hasta el movimiento acelerado con aceleración igual a g.

Materiales    Sistema de adquisición de datos (PASCO Science Workshop 750) Computador con el programa Data Studio instalado (PASCO Science Workshop 750) Sensor de movimiento rotacional (PASCO Science Workshop 750) Cuerda Masas Soporte

Descripción del experimento 

En el montaje experimental se conecta el sensor de movimiento rotacional a una polea con momento de inercia despreciable y se fija a una altura de aproximadamente dos metros utilizando un soporte. Las masas, amarradas a cada extremo de la cuerda, se suspenden utilizando la polea. El sistema de adquisición registra el desplazamiento angular de la polea a medida que las masas están en movimiento. A partir de la información obtenida se determina la posición, la velocidad y la aceleración de una de las masas en función del tiempo.

CASO 1: Velocidad Constante. Masa 1 = 200 g; Masa 2 = 200 g

Inicialmente la masa m2 se encuentra en la parte más baja de la trayectoria. Se inicia el sistema de adquisición y se le da un pequeño impulso a la masa m1 hacia abajo, suficiente para hacer que el sistema se mueva de manera uniforme. La toma de datos comienza en un punto donde ya no se está imprimiendo fuerza externa, y termina antes de que la masa 1 llegue al suelo. En la pantalla aparece la gráfica de posición, velocidad y aceleración respecto al tiempo asociada al movimiento de la masa m2.

 En la figura se presenta el resultado obtenido por el sistema de adquisición para el caso en donde las masas son iguales. Se observa que a pesar de que no hay una fuerza neta distinta de cero sobre las masas (la tensión balancea el peso en cada una) el sistema se encuentra moviéndose con velocidad constante.

CASO 2: Aceleración Constante.

Inicialmente la masa m2 se encuentra en la parte más baja de la trayectoria. Se inicia el sistema de adquisición y se suelta la cuerda, debido a las diferencias de masas el sistema comenzara a moverse. La toma de datos comienza en un punto después de soltarse la cuerda, y termina antes de que la masa 1 llegue al suelo. En la pantalla aparece la gráfica de posición, velocidad y aceleración respecto al tiempo asociada al movimiento de la masa m2.

1)Masa 1 = 200 g; Masa 2 = 190 g

 En la figura se presenta el resultado obtenido por el sistema de adquisición para el caso en donde las masas son diferentes. Esta vez debido a la diferencia de masas hay una fuerza que produce un movimiento con aceleración constante en las 2 masas. La posición cambia cuadráticamente con el tiempo, la velocidad cambia linealmente con el tiempo, y finalmente la aceleración es una constante a lo largo de la trayectoria.

 2)Masa 1 = 200 g; Masa 2 = 180 g

En la figura se presenta el resultado obtenido por el sistema de adquisición para el caso en donde las masas son diferentes. Al igual que el caso anterior en las tres graficas se presenta el mismo comportamiento, la diferencia se encuentra en la magnitud de la aceleración, así que a medida que se quite masa a la masa 2 el valor de la aceleración aumentara acercándose al valor de la gravedad.

Lo cual corresponde con la ecuación de una máquina de atwood.

Donde a es la aceleración del sistema, y g es el valor de la gravedad.