Fuente: Andrew Duffy, PhD, Departamento de física de la Universidad de Boston, Boston, MA

Este experimento analiza en diversas situaciones que implican dos objetos interactúan.

En primer lugar, el experimento examina las fuerzas que dos objetos se aplican unos a otros mientras que chocan. Los objetos son las carretillas que tienen masas variable. El propósito de este experimento es descubrir cuando la fuerza que ejerce el primer carro por el otro es la misma magnitud que la fuerza que ejerce el carro de segunda en la primera, como cuando estas dos fuerzas tienen magnitudes diferentes.

En segundo lugar, examina las fuerzas que ejercen dos objetos el uno del otro cuando un carro es empujar o tirar el otro. Una vez más, el enfoque es en la exploración de las situaciones en que las dos fuerzas tienen la misma magnitud y que tienen magnitudes diferentes.

El objetivo principal de este experimento es explorar la tercera ley de Newton.

El aparato consiste en dos carros, cada uno con un sensor de fuerza montado en la parte superior (figura 1). Los sensores están conectados a una computadora mediante una interfaz de computadora dedicada. Cada sensor de fuerza mide la fuerza ejercida sobre ella por el otro sensor de fuerza durante la colisión o la situación de vaivén.

Figura 1. La configuración básica. Los componentes clave del aparato son los dos carros con ruedas, cada una con un sensor de fuerza montado en la parte superior y una interfaz de computadora.

1. colisión situaciones

1. Atornille cada sensor de fuerza a un tope de goma (figura 1).
2. Coloque cada sensor de fuerza en el ajuste de 50 N.
3. Los sensores de fuerza antes de cada ensayo a cero pulsando el botón "Cero" al lado de la flecha verde que se inicia la recolección de datos.
4. Verifique que la dirección positiva (es decir, a la derecha) se define apropiadamente para cada sensor de fuerza.
   1. Empuje el sensor de fuerza montado en la derecha de la cesta; Esto debe resultar en una lectura de fuerza positiva. Empuje el sensor de fuerza montado en la izquierda de la carreta; Esto debe resultar en una lectura de fuerza negativa.
   2. Si ambos estan mal, simplemente invierta la posición del carro.
5. Si sólo uno está mal, ir al menú de"experimento" y seleccione "Configuración sensores." Seleccione el sensor de fuerza apropiada y seleccione "Hacia atrás".
6. La primera colisión implica carros de igual masa. Designar un carrito para ser inmóvil antes de la colisión. El otro carro se dará una velocidad inicial hacia el carro inmóvil para que los carros chocan.
7. Presione el botón "Recoger" (la flecha verde) antes de empujar un carrito hacia el otro. Dar un carro un pequeño empujón, liberar el carro y observar la colisión. Valores de fuerza máxima entre unos 8 y 20 N deben ser observados en un ensayo típico. Ajustar la presión si los valores de fuerza máxima son mucho menor o mucho mayor que esta gama.
8. Después de la colisión, el ordenador mostrará un gráfico de la "fuerza vs tiempo," según lo registrado por cada sensor de fuerza.
   1. Si los gráficos no aparecen, revertir la activación.
   2. Después de pulsar el botón "Recoger", no hay datos realmente se registran hasta que uno de los sensores de fuerza registra un valor por encima (o debajo) un cierto nivel de activación. Sin embargo, si el nivel de activación se establece en un valor positivo y el sensor de fuerza sólo da valores de fuerza negativa, o viceversa, la computadora nunca reciba la señal dice para registrar datos.
   3. Para comprobar, o invertir, el gatillo, oprima el icono de "Recopilación" (inmediatamente a la izquierda del botón "Cero") y seleccione la pestaña de "Disparo".
9. Las dos opciones que se utilizan en este experimento son "Aumentar en 0,2 N" y "Decreciente en -0.2 N." Si uno de estos ajustes no está causando el disparo necesario, cambiar a la otra.
   1. En la segunda colisión, el carrito estacionario debe tener 2 - 3 veces la masa de la carreta que va antes de la colisión. Para ello, añadir uno o más pesos al carrito estacionario. Repita el proceso (véase los pasos a continuación).
   2. Designar el carrito de masa superior a estar estacionario antes de la colisión.
   3. Pulse el botón "Recoger" y empujar el carro de masa inferior hacia el carrito de masa superior.
   4. El ordenador mostrará los dos gráficos de "la fuerza vs tiempo".

En el tercer choque, el carro que se mueve antes de la colisión debe tener 2 - 3 veces la masa del carro estacionario. Ello mediante la transferencia de las pesas adicionales de un carrito a otro. Repita el proceso de realización de la colisión y recogida de los datos.

2. empujar y de tirar situaciones

1. Vuelva a colocar los topes de goma en cada sensor de fuerza con ganchos.
2. Enganchar los carros juntos para permitir que un carrito empujar o jalar el carrito de otros.
3. Revertir la condición de disparo, como se describe en el paso 1.8.
4. Empezar con carros de igual masa.
5. Presione el botón "Recoger".
6. Tirar o empujar a uno de los carros que tira o empuja el otro carro, respectivamente o lo rock hacia adelante y hacia atrás, que allí ocurren tanto tirando y empujando.
7. Dar el carro es tirado o empujado 2 - 3 veces la masa del otro carro. Repita el proceso de recolección de datos.
   1. Registrar los datos de "fuerza vs tiempo" en este caso de empujar/tirar.
8. Dar el carro haciendo tirar o empujar el 2 - 3 veces la masa del otro carro. Repita el proceso de recolección de datos.
   1. Registrar los datos de "fuerza vs tiempo" en este escenario de empujar/tirar.

Tercera ley de Newton afirma que cuando dos objetos interactúan, el segundo objeto ejerce una fuerza sobre el primer objeto que es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza que ejerce el primer objeto en el segundo. Esto es simple al estado, pero puede ser difícil de aceptar. Por ejemplo, se asume a menudo que la fuerza de que un objeto más grande ejerce sobre un objeto más pequeño es más grande que la fuerza que ejerce el objeto más pequeño en el objeto más grande.

Figura 2. Resultado de la primera colisión. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

Figura 3 . Resultado de la segunda colisión. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

Figura 4 . Resultado de la tercera colisión. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

Figura 5 . Resultado de la primera situación de empujar/tirar de. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

Figura 6 . Resultado de la segunda situación de empujar/tirar de. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

Figura 7 . El resultado de la tercera empujando / tirando situación. Las fuerzas experimentadas por los carros son iguales y opuestas.

El concepto abordado en este experimento, es decir que, en todas las interacciones, la fuerza de un objeto se aplica a otra es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza aplicada por el segundo objeto en el primero, tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, (1) la fuerza gravitacional que del sol se aplica a la tierra es igual y opuesta a la fuerza gravitacional que la tierra se aplica al domingo (2) la fuerza gravitacional que la tierra se aplica a la luna es igual y opuesta a la fuerza gravitacional la luna se aplica a la tierra. (3) la fuerza gravitacional que ejerce la tierra sobre una manzana es igual y opuesta a la fuerza gravitacional la manzana se aplica a la tierra. (4) en una colisión entre un coche y un camión en la calle o entre dos jugadores de fútbol, las fuerzas son siempre iguales y opuestas, no importan cómo se comparan las masas. (5) cuando una persona está parada sobre un piso o se sienta en una silla, la fuerza ejercida sobre que persona en el piso o la silla es igual y opuesta a la fuerza de la persona ejerce sobre el piso o la silla.