COMPROBACIÓN EXPERIMENTAL DE LA
SIMETRÍA EN LA TENSIÓN DE UN SISTEMA
MECÁNICO UTILIZANDO TRACKER
EXPERIMENTAL VERIFICATION OF THE SYMMETRY IN THE
TENSION OF A MECHANICAL SYSTEM USING TRACKER
Germán Melo Mondragón
Distrito especial de ciencia, tecnología e innovación de Medellín
José Gregorio Doria Andrade
Institución Universitaria Pascual Bravo
Susana Melo Londoño
Universidad de Antioquia

pág. 12864
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v9i1.16892
Comprobación experimental de la simetría en la tensión de un sistema
mecánico utilizando Tracker
Germán Melo Mondragón1
gmelo@elpoli.edu.co
https://orcid.org/0000-0003-3296-1191
Distrito especial de ciencia, tecnología e
innovación de Medellín
Colombia
José Gregorio Doria Andrade
j.doriaan@pascualbravo.edu.co
https://orcid.org/0000-0002-8014-5589
Institución Universitaria Pascual Bravo
Colombia
Susana Melo Londoño
susana.melo@udea.edu.co
https://orcid.org/0009-0009-7953-4024
Universidad de Antioquia
Colombia
RESUMEN
En este artículo se estudia la tensión que depende del ángulo en un sistema mecánico de dos masas
unidas por una cuerda que pasan por poleas de fricción despreciable completando de esta manera un
estudio previo (Andrade et al., 2024). Una masa es liberada desde el reposo y cuando desciende a un
determinado ángulo alcanza la tensión suficiente para levantar la otra masa que está unida a la cuerda
en el otro extremo y está en reposo sobre el suelo. El movimiento de una de las masas es oscilatorio
mientras la otra masa primero asciende y luego desciende, en este tramo de ida y vuelta es importante
analizar las variables que intervienen en el problema porque algunas de ellas se pueden medir
directamente y otras son de medición indirecta. Se realizó el montaje experimental y se grabó el video
del movimiento que se analizó a través del programa informático Tracker (Douglas et al., 2007)
encontrando una evidencia de la simetría de la tensión en la cuerda a través de la velocidad adquirida
por la masa oscilante. Los porcentajes de error calculados para la tensión son aceptables y permiten
realizar una importante conclusión en este sistema.
Palabras clave: tensión, velocidad, tracker, simetría
1 Autor principal
Correspondencia: gmelo@elpoli.edu.co

pág. 12865
Experimental verification of the symmetry in the tension of a mechanical
system using Tracker
ABSTRACT
This article explores the angle-dependent tension in a mechanical system consisting of two masses
connected by a string and passing over pulleys with negligible friction, thus complementing a previous
study (Andrade et al., 2024). One mass is released from rest, and as it descends to a specific angle, it
develops sufficient tension to lift the other mass, which is connected to the string at the opposite end
and initially at rest on the ground. The motion of one mass is oscillatory, while the other mass initially
ascends and then descends, throughout this bidirectional motion, it is crucial to analyze the involved
variables, as some can be measured directly, and others indirectly. The experimental setup was
implemented, and a video of the motion was recorded and analyzed using Tracker software (Douglas
et al., 2007) evidence of the symmetry of the tension in the string was found through the velocity
acquired by the oscillating mass. The calculated error percentages for the tension are acceptable and
support a significant conclusion about this system.
Keywords: strain, speed, tracker, symmetry
Artículo recibido 13 enero 2025
Aceptado para publicación: 19 febrero 2025

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INTRODUCCIÓN
En este artículo se continúa el estudio del sistema mecánico realizado en (Andrade et al., 2024)
analizando la tensión de la cuerda la cual depende del ángulo (Londoño, 2003).
El problema consiste encontrar una forma experimental de comprobar directamente que la tensión
cambia con el ángulo y utilizando el programa informático Tracker se demuestra esta relación y
además se establece una condición de simetría para ángulos suplementarios.
La importancia de este estudio es que utilizando Tracker se pueden analizar las variables que a simple
vista no es posible medir ni evidenciar la relación entre ellas, además permite estudiar si existe una
simetría en el movimiento.
En el estudio previo (Andrade et al., 2024) se solucionó analíticamente el problema aquí planteado a
través de tres métodos y verificando experimentalmente el resultado teórico que era hallar el ángulo
para el cual la masa oscilante levanta la masa en reposo sobre el suelo, además en (Benitez et al.,
2019) se hace un estudio de simetría en la tensión para un sistema de dos masas unidas por una cuerda
que pasan por una polea sin fricción y en el artículo de (Suárez et al., 2021) se hace un análisis de un
sistema de dos masas a través del programa Mathematica y Tracker.
El nuevo aporte teórico de este trabajo consiste en que en este sistema también existe simetría para la
tensión de la cuerda la cual se evidenció al medir experimentalmente la velocidad de la masa oscilante
y ofrece una alternativa para analizar otros casos de sistemas mecánicos.
METODOLOGÍA
Para este estudio se implementa una metodología experimental cuantitativa (Pérez et al., 2020),
primero se realizó el montaje de la figura 1. La masa en reposo sobre el suelo es 𝑀 y la masa que
desciende es 𝑚.
Figura 1. Fotografía del montaje experimental del sistema.

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Después de grabar el video del movimiento y analizarlo utilizando Tracker se logra medir las
variables de interés que son la velocidad y el ángulo, la limitación del estudio es medir la tensión en la
cuerda directamente con el programa. Para superar esta situación se realiza un análisis para la
velocidad de la masa que desciende, por que existe una relación directa entre la tensión, el ángulo y la
velocidad y estas dos últimas si pueden ser medidas con el programa (Asrizal et al., 2022)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se realiza un estudio de la velocidad para relacionarla con la tensión en la cuerda, de (Andrade et al.,
2024) se tiene en la ecuación para la velocidad en función del ángulo con la consideración 𝜃1 = 0 :
𝑣 = √2𝑔𝑅 𝑠𝑒𝑛 𝜃 (1)
Si se toma el límite se obtiene (Larson et al., 1995, Edwards et al.,1996):
lim
𝜃→0 𝑣 = lim
𝜃→0√2𝑔𝑅 𝑠𝑒𝑛 𝜃 = 0
y
lim
𝜃→𝜋/2 𝑣 = lim
𝜃→𝜋/2 √2𝑔𝑅 𝑠𝑒𝑛 𝜃 = √2𝑔𝑅
El gráfico de la velocidad 𝑣 en función del ángulo se muestra en la figura 2 donde su valor máximo
es alcanzado al llegar al punto más bajo de la trayectoria de la masa 𝑚 para un ángulo π/2.
Figura 2. Gráfico de la velocidad 𝑣 en funcion del ángulo 𝜃 analizada para la masa 𝑚
Para estudiar la simetría se estudia la velocidad a partir del siguiente esquema ilustrado en la figura 3.

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Figura 3. Diagrama esquemático del montaje experimental.
De la figura 3 se tiene la relación:
𝑅2 = 𝑥2 + 𝑦2
Este 𝑅 que desciende la masa 𝑚 es igual a la distancia 𝑀 cuando asciende y si existe otro punto de la
trayectoria donde se obtenga la misma velocidad para un ángulo diferente se debe cumplir:
𝑣2 = 2𝑔𝑅 𝑠𝑒𝑛 𝜃1 = 2𝑔𝑅 𝑠𝑒𝑛 𝜃2
Como la distancia 𝑅 = √𝑥2 + 𝑦2 y para 𝜃1 se tiene +𝑥 y para 𝜃2 se tiene −𝑥 , al sustituir
estos valores no alteran el valor de 𝑅 con lo cual se concluye que:
𝑠𝑒𝑛 𝜃1 = 𝑠𝑒𝑛 𝜃2
La solución de esta igualdad son rectas (Stewart et al. 2012) y exige que los ángulos sean
suplementarios tal como se ilustra en la figura 4 (Hohenwarter, 2001).
Figura 4. La gráfica solución de la ecuación 𝑠𝑒𝑛 𝜃1 = 𝑠𝑒𝑛 𝜃2 son rectas.
La relación entre la tensión 𝑇 de la cuerda y la velocidad 𝑣 esta dada por (Vásquez, 2010):
𝑇 − 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃 = 𝑚𝑣2
𝑅 (2)
Encontrar una simetría en la velocidad implica una simetría en la tensión, la figura 5 muestra una
captura del programa Tracker y el gráfico obtenido de velocidad en función del tiempo para la masa
oscilante 𝑚.

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Figura 5. Captura del programa Tracker donde se observa la simetría de la velocidad 𝑣.
Para levantar la masa 𝑀 la tensión en la cuerda debe ser mayor al peso que es de 1.47 N de acuerdo a
la relación del problema 𝑀 = 3
2 𝑚 (Pérez, 1996), porque experimentalmente se realizó con 𝑚 =
0.1Kg. Como se explica en (Andrade et al., 2024) el ángulo mínimo que cumple esta condición se
encuentra en 30° y se encontró en este artículo para la tensión que:
𝑇 = 3 𝑚𝑔 𝑠𝑒𝑛 𝜃 (3)
Al observar el movimiento del sistema de masas y liberarse desde el reposo la masa 𝑚 ejecuta una
trayectoria pendular desde la horizontal, al descender y alcanzar un ángulo de 30° adquiere la tensión
suficiente para levantar la masa 𝑀 , la masa 𝑚 al llegar a un ángulo de 90° alcanza la velocidad
máxima y este valor es comprobado numéricamente con el programa Tracker. Luego continúa la
oscilación hasta llegar a los 150° donde se detiene para regresar. La masa 𝑀 asciende verticalmente
desde los 30° hasta los 150° alcanzados por 𝑚 por que la tensión es variable, aumentando en el rango
de 30° a 90° y disminuyendo de 90° a 150° y en este ángulo la masa 𝑀 se detiene para devolverse
hacia abajo por que en ese punto la tensión se iguala con el peso. En esta trayectoria desde los 30°
hasta los 150° se evidencia la simetría en la velocidad y por lo tanto en la tensión de la cuerda.
Para comprobar los valores de la tensión puede realizarse un análisis dinámico (Sears et al., 2004,
Serway et al. 2008) para la masa 𝑀, con lo cual:
𝑇 − 1.47 𝑁 = 𝑀𝑎 (4)
Como la tensión (García, 2016) es variable esto nos lleva a validar la expresión de manera puntual.

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Mediciones realizadas para un ángulo de 45° y su simétrico 135°, nos da para una tensión de 2.08 N
que la aceleración teórica es de 4.09 m/s2, mientras la experimental medida en Tracker es de 3.55
m/s2 . Esta diferencia es despreciable porque en el caso el real existe fricción entre la cuerda y las
poleas (De Oliveira & Lemos, 2018).
La tabla N 1. Muestra los datos obtenidos experimental y teóricamente con las ecuaciones arriba
descritas con sus respectivos porcentajes de error (Mahecha, 2009).
𝜃 𝑅 (m) 𝑣 teo (m/s) (1) 𝑣 exp (m/s) % 𝑣 𝑇 exp (N) (2) 𝑇 teo (N) (3) % 𝑇
45° 0.08 1.108 1.11 0.18 2.23 2.08 5.8
90° 0.1 1.4 1.26 10 2.56 2.94 12.9
De los calculos obtenidos se puede inferir que un gráfico de tensión en función del ángulo en este caso
esta ilustrado en la figura 6, la simetría de la tensión se presenta alrededor de los 90° para la masa 𝑚.
Figura 6. Gráfica de la tensión en función del ángulo donde se evidencia la simetría alrededor de 90°.
CONCLUSIONES
En este estudio de masas unidas por una cuerda, la medición de la tensión no es de medición directa,
por lo tanto implica encontrar una relación matemática que permita concluir su comportamiento a
través de otras variables como la velocidad de las masas en este caso (Beer, 2010). En otras
investigaciones (Suarez et al., 2021) se ha demostrado que existe simetría (Mungan, 2021) en la
tensión cuando dos masas están unidas por una cuerda y concuerda con el resultado obtenido en esta
investigación.
Se concluye en este artículo que existe simetría tanto para la velocidad como para la tensión de la
cuerda comprobada experimentalmente midiendo la velocidad directamente en el programa
informático Tracker, la simetría de estas variables se encuentra alrededor de los 90° para la masa 𝑚.
Además hay un valor máximo para la velocidad alcanzada en el punto más bajo de la trayectoria, lo

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que implica en ese punto se obtiene el máximo valor para la tensión.
Los resultados son satisfactorios por los porcentajes de error obtenidos y demuestra que el programa
Tracker es una herramienta útil en el estudio de sistemas mecánicos porque la medición directa de
algunas variables permiten validar la teoría del caso citado. Este programa informático de libre
descarga permite un rastreo paso a paso de la trayectoria y por lo tanto del análisis cualitativo y
cuantitativo de las variables implicadas.
Se espera que este artículo sea referente para estudiar otras situaciones donde pueden existir simetrías
en algunas variables de bloques conectados por una cuerda.
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