UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FÍSICA GENERAL
FÍSICA GENERAL
TRABAJO PRACTICA 2 UNIDAD No 2 DINAMICA Y ENERGIA
Presentado a: CLAUDIA PATRICIA CASTRO Tutora
Entregado por:
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD UN AD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA CIUDAD Objetivos
Identificar los conceptos básicos relacionados en la unidad 2, correspondiente a Dinámica y Energía. Determinar la relación entre masa y la aceleración. Verificar la segunda ley de Newton.
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Introducción
Este trabajo tiene por finalidad estudiar e identificar las leyes de Newton, la correlación de cada una de las formulas en el desarrollo de las practicas. El movimiento como participe de la energía cinética y las variaciones que se evidencian luego de tener diferentes cantidades de peso, lo anterior establecido por las practicas con los equipos del laboratorio.
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Marco Teórico Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular, aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo. Primera ley de Newton o ley de la inercia La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo sólo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que:
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Todo cuerpo pers evera en s u es tado de repos o o movimiento unifor me y rectilíneo a no s er que sea oblig ado a cambiar s u estado por fuerzas impres as s obre él.
Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como es ta a la fricción.
Segunda ley de Newton o ley de fuerza La segunda ley del movimiento de Newton dice E l cambio de movimiento es pr oporcional a la fuerza motriz i mpresa y ocur re s eg ún la línea rec ta a lo larg o de la cual aquella fuerza s e impr ime.
Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto. En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:
Donde: es el momento lineal la fuerza total o fuerza resultante. Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz la ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera:
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Sabemos que es el momento lineal, que se puede escribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V su velocidad.
Consideramos a la masa constante y podemos escribir modificaciones a la ecuación anterior:
aplicando estas
Desarrollo de actividades. Primer Punto Establecer los diagramas de fuerzas para 3 montajes distintos, variando las masas de los péndulos laterales.
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Diagrama de cuerpo libre X
Y 100
100 g
= 150 = 100 = 120
+ u = 9.8.( 150+120
u = 9.8.( 270) u = 2.646
100g
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X
Y
100
M= 70
M=100
= 100
=100
+ u = 9.8.( 100+100) u = 9.8.( 200) u = 1960
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Ancho 60 cm
100
M= 150
+ u = 9.8.( 70+100) u = 9.8.( 170) u = 1.666
Segundo Punto
Condiciones
M= 120
= 100 =100
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FÍSICA GENERAL =
= m*g*h en Nm en
S
h en m
10
81,5
0,093 seg
9,3
48.770.4
86,49
20
81,5
0,065 seg
3,25
48.770.4
10,56
30
81,5
0,054 seg
1,8
48.770.4
3,24
40
81,5
0,037 seg
0,925
48.770.4
0,86
50
81,5
0,034 seg
0,68
48.770.4
0,46
60
81,5
0,032 seg
0,533
48.770.4
0,28
en Kg
m = 61 gr h = 81,5 gr g= 9.81 m/ = Según p =10 gr
Tabla de datos: =
= m*g*h en Nm
en en Kg
S
h en m
10
81,5
0,084
8,40
64,760
70,56
20
81,5
0,059
2,95
64,760
8,70
30
81,5
0,048
1,60
64,760
2,56
40
81,5
0,042
1,05
64,760
1,10
50
81,5
0,037
7,40
64,760
54,76
60
81,5
0,034
5,67
64,760
32,10
Condiciones: m = 81 gr h = 81,5 gr g= 9.81 m/ = Según medida tabla p=10 gr
Tabla de datos:
= m*g*h en Nm
en
5,7
48.770.4
32,49
0,042
2,1
48.770.4
4,41
81,5
0,034
1,1
48.770.4
1,28
40
81,5
0,029
0,73
48.770.4
0,53
50
81,5
0,026
0,52
48.770.4
0,27
60
81,5
0,024
0,40
48.770.4
0,16
S
h en m
10
81,5
0,057
20
81,5
30
=
en Kg
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Condiciones: m = 61 gr h = 81,5 gr g= 9.81 m/ =Según medida tabla p= 30 gr
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Prueba 3
Para esta practica se realizará el estudio de estas energías por medio de un carro experimental con masa mW que está en una pista de demostración, unido a una masa que cuelga y hala gravitacionalmente al carro, por medio de un hilo que pasa por una polea fija, donde el carro tiene una energía potencial Epot=mg•g•h, aquí “h” es la altura sobre el suelo y “g” e s la aceleración gravitatoria. El peso en el hilo, jala el carro y lo acelera. El peso alcanza el suelo, después de acelerar el carro, una distancia “s”, la cual corresponde a la altura
inicial del peso. Al pasar por un sensor nos arroja un resultado dependiendo del peso implementado en el carro y la fuerza ejercida en la polea. Con esta práctica buscamos analizar cómo influye la fuerza ejercida sobre una masa cuando se tienes factores en contra.
Peso carro
Peso adicional
Tension
200 gr
40 gr
20 gr
200 gr
140 gr
70 gr
200 gr
170 gr
70 gr
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h en m
Δt en s
Vh= Δs/ Δt en m/s
Epot=m•g•h
en Nm
Vh2 en m2/s2
Mexp en kg
0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 Tabla 6: Datos de la práctica “Energía cinética y potencial”
Se realiza los respectivos cálculos llegando a la conclusión, que si generas un mayor peso sobre la balanza reduciendo el de la polea identificaras una reducción significativa en la energía potencial ya que la gravedad influye en la fuerza aplicada en el carro. Conocemos de igual forma que el peso en el hilo en el campo gravitacional pierde energía potencial a medida que cae y se mueve el carro. Esta energía potencial puede ser determinada basándose en la perdida de altura del peso colgante. La energía se convierte en la energía de movimiento del carro y del peso.
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CONCLUSIONES
De acuerdo a los ejercicios y practicas realizadas pudimos evidenciar las diferencias y relaciones entre la masa, la velocidad y la aceleración, encontrando como principal determinante, que a mayor masa la velocidad se ve afectada puesto que la fuerza que debe ejercer la masa es mucho mayor, si por el contrario tuviéramos menor masa, la velocidad final obtenida sería mucho mayor puesto que la fuerza ejercida es menor. En la práctica de los péndulos y las masas, pudimos observar que, de acuerdo a la masa colocada, el ángulo varía. En la realización de los diagramas de cuerpo libre no siempre es tan fácil encontrar las fuerzas involucradas, puesto que la posición de los objetos (masas), depende de las fuerzas resultantes. Se evidencio que la teoría puede variar de acuerdo a los elementos utilizados, para el caso de la practica de los péndulos y las masas específicamente las masas presentaban desgate y no se tenia un valor objetivo de las masas, aunque según la indicación el peso (gramos) parecía ser el mismo, no ejercían la misma fuerza, esto también dependía de la manera como se colocaran los conjuntos de masas. En nuestra vida cotidiana constantemente nos vemos involucrados en sistemas que ejercen fuerzas sobre nosotros y a su vez nosotros ejercemos fuerzas sobre los sistemas, ejemplo puntual del carro que a mayor peso menor aceleración.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS http://www.areaciencias.com/fisica/energia-cinetica-y-potencial.html http://www.quimicayalgomas.com/fisica/energia-cinetica-y-potencial/ Serway, R. (2016-03-10).Las http://hdl.handle.net/10596/5902
leyes
de
movimiento
y
sus
aplicaciones.
Recuperado
de
