FISICA N5

UNIVERSIDAD NACIONAL TECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

LABORATORIO DE FISICA I EXPERIMENTO Nº 5 TEMA

: : DINÁMICA – LA SEGUNDA LEY DE NEWTON

ALUMNO

:

CODIGO

: : 2013101354

DOCENTE

: SAN BARTOLOME MONTERO JAIME .H

ROJAS GUTIERREZ, YEREMY ANGEL

VILLA EL SALVADOR, 11 DE JULIO DEL 2014

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1. INTRODUCCIÓN Al diseñar diseñar un vehículo vehículo sea este este una bicicleta bicicleta o una una nave espacial, los los ingenieros deben ser capaces de analizar y predecir su movimiento. Para diseñar un motor, deben analizar los movimientos de cada una de sus partes móviles. Aún al diseñar estructuras estáticas como edificios, puentes y presas, a menudo deben analizar los movimientos que provocan las eventuales cargas de viento y los sismos. Hay que tener presente que una partícula puede representar algún punto (como el centro de masa) de un cuerpo en movimiento. Luego se puede definir la posición, velocidad y aceleración de dicho punto, consideramos el ejemplo más sencillo; el movimiento a lo largo de una línea recta. Posteriormente se puede analizar el movimiento de un punto a lo largo de una trayectoria cualquiera en uno o varios sistemas coordenados. Mediante este informe se establece y se da a conocer que es dinámica, formulada por Isaac Newton, lo estudiado en el experimento trabajado y en las clases con el profesor. La dinámica se basa en tres principios fundamentales, denominados principios de Newton. Tengamos en cuenta que un principio porque a partir de él construiremos toda una teoría, en este caso, de la mecánica clásica.

2. OBJETIVOS   

Verificar la segunda ley de Newton. Calcular experimentalmente experimentalm ente la aceleración. Hallar la fuerza con que se ejerce en el carrito para medidas experimentales.







3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

2da ley de Newton

Se dice que ACELERACIÓN

Es directamente proporcional a la Fuerza

=.

Es inversamente proporcional a la Masa

Que se define como un cambio en la Velocidad







4. Materiales 

Carril, 1.5m



Carrito para medidas y experimentos (50g)



Sensor de barrera luminosa(2)



Contador digital









Varillas de acero inoxidable(600mm)(2)



Nuez doble(2)



Soporte universal de mesa



Polea loca D=65 mm









Platillo para pesas de ranura (10g)



Pesa de ranura, 10g(4) y 50g(3)



Cinta métrica, 2mm



Sedal









5. PROCEDIMIENTO 5.1. Parte 1: a) Disponer el sistema carril/plano en posición horizontal. b) Coloca los sensores de barrera luminosa en los extremos del carril, y estos conectados al contador. c) Coloca la polea con su mango en el soporte en un extremo del carril, colócala justo para que no roce con el borde de la mesa. d) Pon una masa de 50g en la torre del carrito. e) Ata un trozo trozo de sedal sedal (aprox. (aprox. 1.4m) al carrito, carrito, y cuelga cuelga en el el otro extremo extremo el platillo para pesas de 10g. f) Colocar el carrito en el carril cerca del primer sensor y sostenerlo (de manera que el carrito pueda empezar con velocidad inicial cero). g) Sujeta el carrito cuando llegue al final del carril, toma nota de la masa  =10 g, desplazamiento S (cm), S puede ser 60 cm, y el tiempo empleado t(s) en este tramo. Repite tres veces el experimento para obtener un tiempo 1. promedio. Anota los resultados en la tabla 1. h) Repita el paso anterior aumentando la masa que de tracción:  20, 30, 40 y 50g. Anotar los resultados en la tabla 1.



=

5.2. Parte 2: a) Disponer el sistema carril / plano en posición horizontal. b) Colocar los sensores de barrera luminosa en los extremos del carril, y estos conectados al contador. c) Colocar la polea con su mango en el soporte en un extremo del carril,







6. DATOS EXPERIMETALES

 ()  () () 10 20 30 40 50

60 60 60 60 60

1.059 0.759 0.645 0.548 0.520

()

()

̅()

() () (/)

1.108 0.752 0.628 0.581 0.550

1.077 0.733 0.733 0.607 0.607 0.566 0.566 0.464 0.464

1.075 0.748 0.626 0.565 0.511

98.1 196.2 294.3 392.4 490.5

1.156 0.560 0.392 0.319 0.261

103.806 214.20 305.73 376.17 459.59

Tabla 1

()  () () () () ̅() () (/) (⁄ ) 

100 120 200 230

60 60 60 60

0.879 1.259 1.500 1.650

1.011 1.204 1.534 1.580

1.008 1.200 1.520 1.600

0.966 1.221 1.518 1.610

0.933 1.49 2.30 2.59

128.61 80.53 52.17 46.33

0.01 0.0066 0.005 0.00434

Tabla 2

7. ANÁLISIS DE DATOS 7.1. Parte I

 

7.1.1. Complete la tabla 1 de acuerdo a los pasos y del procedimiento

() 12861.7 12079.5 10434 10655.9











7.1.2. Calcula la fuerza de aceleración y halla el cuadrado de . Anótalos en la tabla 1

      Calculando la fuerza de aceleración  =   o  x 9.81 = 0.0981 N o

o

o

o

o



    x 9.81 = 0.1962 N    x 9.81 = 0.2943 N   x 9.81 = 0.3924 N     x 9.81 = 0.0981 N    x 9.81 = 0.4905 N

Hallando el cuadrado de tiempo o o o o o

=1.075 ;   =1.156 =0.7485 ;   =0.5602  = 6265 ;   =0.3925 =0.565 ;   =0.319 =0.511 ;   =0.2611

7.1.3. Calcula la aceleración a con la fórmula 









 = 2(60)⁄1.156 = 103. 103.806 806  = 2(60)⁄0.5602 = 214. 214.209 209  = 2(60)⁄0.3925 = 305. 305.73 73  = 2(60)⁄0.319 =376.17  = 2(60)⁄0.2611 =459.59

 = ⁄ y anótala en la tabla 1.







7.1.5. Del gráfico aceleración - fuerza, calcula el factor compáralo con la masa  . ¿Qué resulta?



 = ∆⁄∆ .Calcula 1/k y 

 =  .

=  = ∆

Según como vemos en la formula si lo invertimos   ∆ entonces cogemos dos puntos de la gráfica que son (0.0981, 103.84) y el otro ∆ (.−.) − ,  (0.1962, 214.20) ∆ (.−.) y 

=



= 112 1124.9 4.977  10  = 88.8 88.899 

relacionándolo con la masa  ; vemos que que las masa y la constante constante sobre 1, es aproximadamente igual, ya que la masa  = 100g.



7.1.6. Expresa verbalmente la relación entre masa, fuerza y aceleración. La segunda Ley de Newton dice que la aceleración de un cuerpo es proporcional a la resultante de fuerzas sobre el actuando y a su masa. La ecuación para determinar estos valores es: Segunda Ley de Newton F = Fuerza m = Masa del cuerpo cuerpo a = Aceleración La masa se mide en kilogramos y es una constante propia de cada cuerpo que nos indica, en este caso, de qué manera varía la velocidad del cuerpo ante la aplicación de la fuerza. Hay que tener en cuenta que la unidad básica de masa es el Kilogramo (y no el gramo), por lo tanto para realizar las cuentas se debe pasar a kg. En conclusión la aceleración es directamente proporcional a la Fuerza e inversamente proporcional a la masa. A mayor ma yor fuerza, mayor aceleración. A mayor masa, menor aceleración.







7.2. Parte 2

 

7.2.1. Complete la tabla 2 de acuerdo a los pasos y del procedimiento.

̅ ()  () () () () () () (/) (⁄ ) 

100 120 200 230

60 60 60 60

0.879 1.259 1.500 1.650

1.011 1.204 1.534 1.580

1.008 1.200 1.520 1.600

0.966 1.221 1.518 1.610

0.933 1.49 2.30 2.59

128.61 80.53 52.17 46.33

7.2.2. Calcule la fuerza de aceleración en Newton (N)

0.01 0.0066 0.005 0.00434

=.

 = 128 1286.1   = 1207 2079.5   = 10434   = 1065 10655.5.9  7.2.3. Hallar el cuadrado  y calcula la aceleración a con la formula  = ⁄ . Anota los valores en la tabla 2.    



100 x 128.61 120 x 80.53 200 x 52.17 230 x 46.33

Calculando el cuadrado del tiempo

  =0.933   =1.49   =2.30   =2.59 Calculando la aceleración  = ⁄  = 2(60)⁄0.933 =128.61  = 2(60)⁄1.49 = 80.5 80.533  = 2(60)⁄2.30 =52.17  = 2(60)⁄2.59 =46.33 o o o o



; ; ; ;

o

o

o

o

=0.966 =1.221 =1.518 =1.610

; ; ; ;

() 12861.7 12079.5 10434 10655.9









con la fuerza aceleradora y compara el resultado con la fuerza acelerado F. ¿Qué resulta? Expresa verbalmente el resultado    

100 x 128.61 120 x 80.53 200 x 52.17 230 x 46.33 o

o

o

o

; ; ; ;

 = 1286. 286.1   = 1207 2079.5   = 10434   = 1065 10655.5.9 

 = 2(60)⁄0.933  = 2(60)⁄1.49  = 2(60)⁄2.30  = 2(60)⁄2.59

=128.61 = 80.5 80.533 =52.17 =46.33

Calculando la media de las 4 fuerzas

12861.712079.51043410655.9 = 11507 4

11507 - media aritmética aritmética de las 4 fuerzas

Calculando la media de las 4 aceleraciones

.+.+.+. =76.97 







10. CONCLUSIONES



2da ley de Newton o

o

o

En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve: a = k(F/m)donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando a = F/m ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros los libros de texto de texto F = m a De forma más precisa, deberíamos escribir F = m.a m.a siendo F y a vectores en la misma dirección "La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una reacción igual y opuesta".

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