Laboratorio visual
x(t)v(t)a(t)F neta
Pizarrón Verde Lab · Física · Dinámica
Segunda ley de Newton
Un laboratorio virtual para explorar cómo la fuerza neta, la masa y la aceleración se relacionan mediante $\sum F = m a$. El applet permite modificar fuerzas, masa y rozamiento, ver vectores, registrar mediciones y comparar los resultados con el modelo matemático.
Exploración, guía y desafío
Modificá la fuerza aplicada y observá cómo cambia la aceleración. Luego mantené la fuerza fija y aumentá la masa del carrito: la aceleración debería disminuir.
Idea clave: una misma fuerza neta produce menos aceleración cuando la masa es mayor.
- Elegí $m = 2\,\text{kg}$, $\mu = 0$ y $F = 10\,\text{N}$. Registrá la aceleración.
- Duplicá la fuerza a $20\,\text{N}$. Compará la nueva aceleración.
- Volvé a $F = 10\,\text{N}$ y duplicá la masa a $4\,\text{kg}$. Registrá el cambio.
- Activá el rozamiento y observá cómo disminuye la fuerza neta.
Configurá el carrito para que tenga una aceleración aproximada de $3\,\text{m/s}^2$ durante los primeros segundos.
Pista: si no hay rozamiento, necesitás que $F_{\text{neta}} = m \cdot 3$.
Modelo matemático
La simulación usa un modelo unidimensional de un carrito sobre una pista horizontal. La fuerza aplicada actúa en la dirección del eje $x$ y el rozamiento se opone al movimiento o al intento de movimiento.
Segunda ley de Newton:
$$\sum F_x = m a$$
Sin rozamiento:
$$a = \frac{F}{m}$$
Con rozamiento aproximado:
$$F_{\text{roz}} \approx \mu m g$$
$$a = \frac{F_{\text{aplicada}} + F_{\text{roz}}}{m}$$
El applet usa una aproximación simple: el mismo coeficiente representa el rozamiento máximo en reposo y el rozamiento durante el movimiento. Es suficiente para estudiar la relación básica entre fuerza neta, masa y aceleración.
Tabla de mediciones
| # | t (s) | m (kg) | F ap. (N) | F neta (N) | a (m/s²) | x (m) | v (m/s) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Todavía no registraste mediciones. | |||||||
Para docentes
Objetivo didáctico: que el estudiante relacione fuerza neta, masa y aceleración, distinguiendo fuerza aplicada de fuerza resultante.
Errores frecuentes: pensar que una fuerza constante produce velocidad constante; confundir fuerza con aceleración; olvidar que el rozamiento reduce la fuerza neta.
Actividad breve: pedir al grupo que prediga qué ocurrirá si se duplica la masa manteniendo la fuerza. Luego verificar con el applet y justificar con $a = F/m$.