INFORME LABORATORIO SEGUNDA LEY DE NEWTON
JUAN CAMILO RESTREPO MONROY Estudiante Ing. Mecánica
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS DEPARTAMENTO DE FÍSICA Bogotá D.C 2016
RESUMEN Se generará a partir de este informe una serie de conjeturas, que dado el paso de la información proporcionada formará una serie de conclusiones de tal manera que sucederá el válido proceso de la experimentación y generación de la hipótesis. En este informe se dará inicio a la teoría y presentación contextual del experimento realizado sobre la Segunda Ley de Newton, con la que se espera que tomando los datos propuestos y la correcta descripción de los fenómenos por mencionar se llegue a una válida interpretación de los hechos experimentales con el beneficio de obtener una comprensión de la Ley puesta en escena. En sí este documento contiene una serie de pasos seguidos con los cuales se realizó un experimento directo sobre la ley mencionada. De esta manera se inició una toma de dos en los cuales quedaron registrados el comportamiento del hecho, de ellos una comprensión numérica del acto y con los mismos la obtención de registros matemáticos, con los cuales se verifican los sucesos observados.
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TABLA DE CONTENIDO
1. Formato Inicial .............................................................................. 4 1.1.
Introducción .................................................................. 4
1.2.
Objetivos ........................................................................ 5
1.3.
Marco Teórico ................................................................ 6
2. Procedimiento Experimental ........................................................ 7 2.1.
Desarrollo experimental ................................................7
2.2.
Análisis y Resultados ................................................... 9
3. Conclusiones………………………………………………………….11 4. Bibliografía y Referencias………………………………………… ..12
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1. FORMATO INICIAL
1.1
INTRODUCCIÓN
La Segunda Ley de Newton establece en simples hechos la aplicación de una fuerza a un objeto, y de esta manera este reacciona con un desplazamiento, por lo que se procede a establecer un sistema en el que se puedan analizar los factores de ese fenómenos, como lo es la fuerza ejercida y el desplazamiento, velocidad y aceleración de este desplazamiento, y controlándolo de tal manera en que resulte ms simple su análisis, en este caso se usó una fuerza que es universal y manejada de modo que genere una fuerza fácilmente calculable, la gravedad, ella aceleró unas masas a razón de su descenso, lo cual facilitó conocer la variable de fuerza ejercida, que más que un efecto experimental es un aplicación teórica veraz, por lo que se pretendió la medida principal al efecto del movimiento del objeto al cual se sometió la fuerza. De lo cual se obtiene un sencillo experimento de la Ley de Newton.
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1.2 OBJETIVOS
Identificar los factores que se modelaron como parte de un sistema en que se crea un Movimiento Uniformemente Acelerado (MUA) como el movimiento de desplazamiento provocado gracias a la fuerza ejercida.
Comprender la relación en la que se establece la gravedad como fuerza iniciadora, siendo esta aprovechada para generar una fuerza experimentalmente controlable y fácilmente calculable.
Reconocer la reacción como un efecto de la fuerza ejercida y de ello obtener una serie de datos de razón entre estos.
Proponer fácilmente razones de proporción en las que se demuestre la capacidad de suscitar proposiciones acerca de los eventos próximos con su respetiva justificación demostrado por los datos tomados.
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1.3 MARCO TEÓRICO La Segunda Ley establece que la aceleración de un objeto en relación de la fuerza resultante (F) es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza a e inversamente proporcional a la masa (m). La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa y al desplazamiento provocado por este. La aceleración de un objeto es directamente proporcional y está en la misma dirección que la fuerza neta aplicada, e inversamente proporcional a la masa del objeto acelerado. De esta forma podemos relacionar la fuerza y la masa de un objeto con el siguiente enunciado:
Una buena explicación 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.
Durante la práctica se genera un Movimiento Uniformemente Acelerado, por lo que es importante conocer este fenómeno. Este es el movimiento de aceleración más sencillo, ya que es un movimiento rectilíneo en el que la velocidad cambia a razón constante. Puesto que no hay cambio en la dirección, se puede medir esta relación en la resta de la velocidad inicial menos la final, y terminado ello, dividirlo sobre el tiempo que trascurrió entre ambos momentos.
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2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 2.1.
DESARROLLO EXPERIMENTAL
Materiales:
Carro de baja fricción.
Carril del carro.
Parachoques.
Cuerda.
Pesas y portapesas.
Polea con pinzas.
Regla.
Cronómetro.
Figura . Esquema del procedimiento. m 1 siendo desplazado por la acción de la fuerza de m 2
Tomado: http://www.jfinternational.com/mf/diagrama-cuerpo-libre.html
Como primero se debe tomar la masa del carro (m 1), la cual puede afectar el experimento así que es un valor de importancia ya que modifica la masa
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general de todo el sistema. Tomar el carril y nivelarlo llano, de tal manera que al colocar el carro este quede estático. Fijar la polea en el extremo del carril, pasar la cuerda a ella y atar el carro al otro extremo del carril, la cuerda por parte de la polea llevará un portapesas (m2) , al cual se le debe tomar medida de su masa ya que modifica el peso por cada masa que se adiciona a este (tener en cuenta que al soltar las masas, estas no deben tocar suelo. Posicionar el carro en el extremo del carril (lado opuesto al parachoques) marcar la posición inicial del carro, medir la distancia entre el punto de inicio y el punto de final del recorrido. Finalmente soltar el carro con las masas seleccionadas y medir el tiempo (t) que tomó para recorrer la distancia definida. Se repitió la medición varias veces, para hallar una incertidumbre experimental y tomar una media de los datos para así llegar a unos cálculos más verídicos.
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2.2.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
Tabla 1. Relación masa de las pesas y el tiempo Masa del carro y portapesas m1=239,3 m2=3,12 +-0,2 g Distancia d=90+-0,05cm Masas(g) +-0,1 Periodos(s)
27,4
77,7
97,7 117,4 137,2 176,9
1
1,24
0,95
0,75
0,66
0,59
0,50
2
1,19
0,95
0,73
0,67
0,60
0,46
3
1,18
0,99
0,75
0,66
0,61
0,48
4
1,20
0,94
0,82
0,64
0,63
0,52
5
1,19
0,98
0,81
0,70
0,60
0,49
6
1,14
0,99
0,79
0,70
0,58
0,50
7
1,18
0,95
0,76
0,69
0,60
0,48
8
1,21
0,93
0,74
0,69
0,60
0,52
9
1,15
0,90
0,73
0,67
0,57
0,45
10
1,18
0,99
0,78
0,67
0,57
0,46
Promedio Incertidumbre
1,186 0,957 0,766 0,675 0,595 0,486 0,10
0,09
0,09
0,06
0,06
0,07
La tabla muestra el aumento de la velocidad (decrecimiento del tiempo) con respecto a la suma agregada de las masas, aumenta la aceleración y por lo tanto hay una reducción clara en el periodo del movimiento.
Tabla 2. Relación entre las masas carro y masa acelerada. m1/(m1+m) Incertidumbre
0,1027 0,2451 0,2899 0,3291 0,3644 0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,425 0,5
Se establece una relación entre la masa del carro y el de la masa que va a acelerar el movimiento y se establece como el cociente de la masa del carro sobre la suma de la masa del carro y la masa colgada.
Tabla 3. Aceleración generada por las masas usadas Aceleración(m/s2) Incertidumbre
0,64
0,98
1,53
1,98
2,54
3,81
0,0004 0,0005 0,0009 0,0011 0,0014 0,0021
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Aparece generada como la división entre la distancia y el tiempo del movimiento al cuadrado, para obtener una aceleración del movimiento.
Aceleración vs Relación 4,50 4,00 3,50
) 2 s / 3,00 m ( n 2,50 ó i c 2,00 a r e l e 1,50 c A
1,00 0,50 0,00 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
Relación Masa (g)
Figura 2. Gráfica establecida la aceleración en función a la relación establecida por las masas (carro, masa a acelerar), Demuestra una relación creciente, la línea de tendencia muestra que posee una pendiente positiva y además, la aceleración aumenta a razón de la masa agregada. La línea de tendencia posee una pendiente de 2,4081 permitiendo calcular una discrepancia de tal modo que:
Que posee un valor del 75,38% es decir entre masas evaluadas existe esa diferencia entre ellos.
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3. CONCLUSIONES La aceleración es proporcional a la cantidad de masa añadida, probando de esta manera que la aceleración se obtiene de la fuerza neta sobre la masa.
El experimento usado es un ejemplo básico de dinámica, y nuevamente ratifica la ley, al aumentar la fuerza, aumenta la aceleración y a ello la velocidad y disminución del tiempo.
Al usar a la gravedad como aceleración, el vector que apunta hacia abajo (eje y) se da como el peso, por lo tanto existe una descomposición de esa aceleración con respecto a la obtenida del carro matemáticamente, esto se da ya que la aceleración del Movimiento Uniformemente Acelerado provocado en el experimento esta de en horizontal (eje x). Pudiéndose hablar de un delta x de aquella aceleración
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4. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS Sepúlveda, E. (14 de abril de 2016). Fuerzas Fundamentales. Disponible Física en Línea: http://www.fisicaenlinea.com/06fuerzas/fuerzas22segundaleynewton.html Tippens, Paul. Física I: Segunda ley de Newton. 7 ma Edición. MacGraw-Hill, 2009, pág. 91 Tippens, Paul. Física I: Movimiento uniformemente acelerado. 7 ma Edición. MacGraw-Hill, 2009, pág. 91
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