Universidad técnica de Manabí Asignatura: Física y laboratorio I Profesor: Ing. Kelvin Rosado Cusme Integrante: María Janeth Giler Mendoza
Paralelo: C
Tema:
Segunda ley de newton
Resumen La Segunda Ley de Newton o Ley de Fuerza es también conocida como Ley Fundamental de la Dinámica, es la que determina una relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento o momento lineal de un cuerpo. En el laboratorio de fisca se utiliza la caja de aire,( el deslizador, la cuerda) para poder sacar la masa de cada una mientras se la aumente su peso para variar ya que se le puede colocar los juegos de masa al deslizador como también al de la cuerda para poder coger sus tiempos y masas y resolver los ejercicios con las formulas dadas.
Objetivos
Objetivos generales: - Analizar y expresar los efectos que produce la fuerza en un cuerpo.
Objetivos específicos: - Conocer que produce el movimiento de una partícula. - Saber cómo actúan las fuerzas. - Emplear algún proceso matemático
Marco teórico
La Segunda Ley de Newton o Ley de Fuerza es también conocida como Ley Primordial de la Dinámica, es la que decreta una relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento o momento lineal de un cuerpo. Expresado de otra forma, la fuerza es directamente proporcional a la masa y a la aceleración de un cuerpo. Cuando Newton relacionó la fuerza de gravedad terrestre, incluida en su segunda ley o Ley de Fuerza, con la fuerza de gravedad de las órbitas planetarias en su Ley de Gravitación Universal tenía sentido el principio de igualdad entre masa inercial y gravitatoria citado, pues así lo indicaban todos los experimentos científicos y fenómenos naturales. Fuerza / masa = aceleración F=ma
Además, la Física Clásica de Newton asumía que una fuerza constante podría acelerar una masa hasta el infinito.
La Segunda Ley de Newton ha sido modificada por la Teoría de la Relatividad Especial de Einstein al recoger el fenómeno de aumento de la masa de un cuerpo con la velocidad y, posteriormente, por la Relatividad General al introducir perturbaciones del espacio-tiempo.
Una fuerza constante ya no podrá acelerar una masa hasta el infinito; no obstante, la relación de proporcionalidad entre masa y fuerza que provoca la aceleración se sigue manteniendo para la masa en un instante concreto.
La Segunda Ley de Newton establece lo siguiente: La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. De esta forma podemos relacionar la fuerza y la masa de un objeto con el siguiente enunciado:
Una buena definición para misma es que establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera. También podemos decir que la segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que le sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre él.
Materiales y equipo
Deslizador o patín
Cuerda
Caja de aire
Juegos de la masa
balanza
Procedimiento Se inició el procedimiento respectivo asemejando los materiales a manejar, se confirmó que todo esté en el lugar adecuado para iniciar la práctica, para que el deslizador o patín pueda pasar correctamente debajo de las barras fotoeléctricas y que éste no tenga ningún peso superior, y que también la polea que está atada a él no tenga ningún peso, para luego ubicar el respectivo peso a la polea.
Previamente se pesó la masa del deslizador, luego se instaló la masa suspendida a la polea y se prendió el soplador del riel, se empleó un pequeño impulso para que el desliz ador se mueva y se pudo evaluar que este se mantenía constante para así conseguir los tres tiempos hasta que el patín deje de moverse, este se movía más pausado ya que su masa colgante era menor. Se ejecutó esta práctica variando la masa colgante acrecentando su peso gradualmente hasta 5 veces, para poder fijar los tres tiempos de cada uno a medida que este intersectaba las líneas de activación de los sensores y se pudo observar que entre más peso tenía la masa colgante más rápido se movía el patín y el tiempo disminuía, al terminar cada uno se reseteaba y al final se procedía a apagar el soplador del riel. Para la segunda prueba se hizo variar la masa del deslizador, aumentando el peso progresivamente al deslizador 5 veces y aumentándole un solo peso a la masa colgante una sola vez. Durante toda la prueba se determinó también sus tres tiempos para cada aumento del peso, mientras el deslizador se movía, se pudo analizar que entre más peso se instalaba al deslizador más lento se movía y el tiempo se ampliaba, asimismo a cada uno se reseteaba los tiempos y al final se provino a apagar el soplador del riel, para así poder proceder a comprobar el cumplimiento de la segunda ley de Newton.
Tabulación de datos
HOJA DE REPORTE PRACTICA N°4
SEGUNDA LEY DE NEWTON ACTIVIDADES: PRACTICA EN EL LABORATORIO:
1. Realice el montaje respectivo con la ayuda del responsable del laboratorio. 2. Ajuste el nivel del soplante y no lo cambie durante toda la experimentación. 3. Ajuste el display de 4 tiempos en modo de funcionamiento “S” como indica la figura 4. Coloque las barreras fotoeléctricas a las distancias deseadas. 5. En la hoja de datos técnico registre: •
La masa colgante ().
•
La masa del deslizador o patín ().
6. Haga que el deslizador comience su recorrido a través de la pista. 7. Registre, en la hoja del punto 5, los tiempos () dados por el displey de 4 tiempos, para cada una de las barreras fotoeléctricas compacta; repita 5 veces este mismo proceso sin variar las ubicaciones de las barreras fotoeléctricas y variando progresivamente la masa colgante (), y manteniendo constante la masa del deslizador o patín ().
8. Ahora, repita los pasos anteriores, haciendo variar progresivamente la masa del deslizador o patín () mientras que la masa colgante () debe permanecer constante.
TABULACION DE DATOS:
1.
Varíe la masa colgante () aumentando progresivamente, mientras que la masa del deslizador o patín () no debe variar: determínese cada uno de
los puntos establecidos en la tabla 1. Emplee las ecuaciones planteadas en dicha tabla, y registré los resultados en la misma.
TABLA 1 0.2295 kg Masa total
t
( )
Peso(fuerza)
Aceleración
Distancia en función del tiempo
Velocidad en
Fuerza
función del
acelerada
() = + ()
tiempo
= .
= .
( + () )
=
()
+ (⁄ 2)
() 0.949
() =
0.4253
1.289 0.011
0.3723
1.5777
1.696
0.6446
0.7602
(s)
( + )
()
0.1078
1.021
0.2058
(⁄2)
= . () = + () (/)
0.8215
0.2018
0.5759
+
0.954
0.3738
0.7837
1.256
0.6480
0.7602
t
( )
( + )
()
= .
0.590
()
+ (⁄2)
0.3038
1.1662
() = + ()
0.6880
0.803 0.031
0.3759
0.9364
1.056
0.6502
1.2315
( + )
= .
(⁄2) 1.4853
0.2031
0.7768
0.711 0.041
0.3754
1.0561
0.936
0.6506
1.3903
()
=
() ()
0.523
t
(s)
0.2705
( + )
(kg)
0.4018
0.2805
+
= .
(N)
+ (⁄2)
() = + ()
0.4998
1.7818
0.1105
=
(kg) 0.480
0.2676
= . () = + () (/)
() = + ()
( )
0.1028
= . () = + () (/)
0.2029
t
0.2605
=
()
0.1028
() = + ()
=
() 0.2505
0.4482
= .
() 0.701
()
+ (/) 0.2018
t
0.2405
0.3408
= . () = + () (/) 0.3552
0.4089
0.625
0.7574
1.1617
0.858
1.3117
1.5288
0.051
Repita los pasos anteriores, haciendo variar progresivamente la masa del deslizador o patín () mientras que la masa colgante () debe permanecer constant; emplee las ecuaciones indicadas en la tabla 2 y registre los resultados en dicha tabla.
TABLA 2
= 0.011kg t
( ) 1.029
(
()
()
() = + (/)
1.399
0.3630
0.5189
1.841
0.6286
0.6829
( ) 1.120
(
()
()
() = + (/)
1.519
1.1909
1.5680
1.998
2.0604
2.0625
( + )
0.3517
() = + ()
1.1561
0.3407
= .
0.6474
t
0.3297
( + )
0.1079
() = + ()
0.3817
0.2906
= .
0.1963
t
0.2796
( + )
= .
( )
(
()
()
1.217
0.3798
0.3908
0.4018
() = + ()
() = + (/)
0.7644
1.2562
1.630
1.3713
1.6826
2.141
2.3659
2.2101
t
( ) 1.305
(
= .
()
()
0.4407
0.4517
() = + ()
() = + (/)
0.8790
1.3471
1.741
1.5644
1.7972
2.281
2.6854
2.3546
t
0.4297
( + )
( + )
= .
( )
()
()
()
1.370
0.48
0.491
0.502
() = + () 0.9687
() = + (/) 1.4142
= +
(⁄2) 0.3855
= +
(⁄2) 1.0667
= + (⁄2) 1.0579
= + (⁄2) 0.9039
= + (⁄2) 1.045
1.828
1.7247
1.8870
2.397
2.9655
2.4743
GRAFICAS:
•
Para evidenciar el acatamiento de la segunda ley de newton, realizar la gráfica de fuerza vs aceleración ( ) empleando los datos obtenidos en la tabla 1. Utilice papel milimetrado y programa de Excel.(demuestre su ley física)
a
f
0,4482
0,1028619
0,8215
0,18853425
1,1662
0,2676429
1,4853
0,34087635
1,7818
0,4089231
GRAFICA DE FUERZA VS ACELERACION 0.45 0.4 0.35 ) 0.3 N ( A0.25 Z R 0.2 E U F 0.15 0.1 0.05 0 0
0.5
1
ACELERACION (M/S2)
1.5
2
Para comprobar el cumplimiento de la segunda ley de newton, realizar la gráfica de
•
masa vs aceleración ( ) empleando los datos obtenidos en la tabla 2. Utilice papel milimetrado y programa de Excel.
A
M
0,3855 0,02853437 0,3164 0,03476612 0,2758 0,03988397 0,2446 0,04497138 0,2195
0,0501139
GRAFICA MASA VS ACELERACION 0.06 0.05 ) 0.04 G K ( A0.03 S A M0.02 0.01 0 0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
ACELERACION (M/S2)
0.35
0.4
0.45
PREGUNTAS:
1. Compare los valores de aceleración obtenidos en la tabla 1 ¿a qué se debe su variación? Explique. corresponde a la masa suspendida de la cuerda
2. Compare los valores de aceleración obtenidos en la tabla 2 ¿a qué se debe su variación? Explique. Se debe a la masa que se le agranda al deslizador
3. Subraye la repuesta correcta: La masa total que fue acelerada corresponde a: •
la masa del deslizador o patín,
•
la masa de la pista y deslizador (patín)
•
la masa colgante y de la cuerda
4. ¿Cuál es la fuerza que provoca el desplazamiento del deslizador o patín? Explique. La
5. Dibuje los diagramas de cuerpo libre (D.C.L.) para el cuerpo y
T F
W=m1.g
W=m2.g
.
6. ¿Hubo algún porcentaje de error al comprobar la segunda ley de Newton? Demuestre mediante la siguiente ecuación:
0.2295-0.25 %=
*100= -8.93 0.2295
CONCLUSIONES
Examinamos como la masa y las distancia al variarlas nos proyectaron resultados disparejos, conservando un equilibrio masa v/s registro tiempo, lo que lleva a consumar que se implanta una proporcionalidad entre las dos. Concluimos que la aceleración que manifestó el carro es recíprocamente proporcional a la masa del objeto, y en ocasiones los modelos sucesivos, daban como margen más de 1 [s] considerando que fue un recorrido corto. Esto nos indica, una vez más, que los deslices sistemáticos están presentes en los ensayos de laboratorio. Observamos como ambas fuerzas, masa y aceleración son claramente iguales, e contrapuestas al tiempo.
Bibliografía
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cinematica/parabolico/alcance/alc ance.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_parab%C3%B3lico
https://www.fisicalab.com/apartado/movimiento parabolico#contenidos
http://www.universoformulas.com/fisica/cinematica/movimiento parabolico/
