Laboratorio

Practica # 4

 Salazar Sánchez lady Michelle  Demera Pinto Odalis  Giler Mendoza maría  Garay centeno Brayan  Muñoz Zambrano Brayan  Zambrano villaprado Jonathan Iduarte

B

Dr. Gregorio Evaristo Mendoza

Portoviejo 3 de Agosto del 2017

LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON 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 dinámica, 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, en tanto que constituyen los cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones... La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos. En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos: 

Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo,  la base de la mecánica clásica;



Por otro, al combinar estas leyes con la Ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

Así, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los  astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas. Su

formulación

matemática

fue

publicada

por Isaac

Newton en 1687 en

su

obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.3  No obstante, la dinámica de Newton, también llamada dinámica clásica, sólo se cumple en los sistemas de referencia inerciales;  es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la  velocidad de la luz(que no se acerquen a los 300,000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados  efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud, fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial,  enunciada  por  Albert Einstein en 1905.

OBJETIVO GENERAL 

Estudiar las leyes del movimiento de newton

OBJETIVOS ESPECIFICOS  Determinar las relaciones entre las cantidades físicas: aceleración y masa de un

objeto en el movimiento y la fuerza aplicada sobre él.  Comprobar el cumplimiento de esta segunda ley de Newton cuando la fuerza es igual a la masa por la aceleración.

INFORMACIÓN TEÓRICA Las leyes de Newton, también conocidas como leyes del movimiento de Newton,son tres  principios a partir de los cuales se explican una gran parte de los problemas planteados en mecánica clásica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo.

PRIMERA LEY O LEY DE INERCIA La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercía, nos dice que si sobre un cuerpo no actua ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actua ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial.

SEGUNDA LEY O PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA DINAMICA La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerz a. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que  podemos expresar la relación de la siguiente manera: F=ma Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De es ta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como: F=ma La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un  Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s 2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s 2 La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de  Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa. Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:  p = m · v La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s .

TERCERA LEY O PRINCIPIO DE ACCION  –  REACCION Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las fuerzas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros. La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba. Cuando estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros tambien nos movemos en sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros. Hay que destacar que, aunque los pares de acción y reacción tenga el mismo valor y sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que act uan sobre cuerpos distintos.

 Cojín de aire  Deslizador o patín  Soplante        

Display de tiempo Barreras fotoeléctricas Pie conizo Cables de 100 mm de longitud Varilla redonda de 400 mm de longitud Balanza digital Porta masas Juego de masa

1. Se realizo el montaje respectivo con la ayuda del responsable del laboratorio. 2. Se ajusto el nivel del Soplante y no lo cambie durante toda la experimentación. 3. Luego se procedió al ajuste del display de 4 tiempos en modo de funcionamiento 4. 5. 6.

7.

“S” como indica la figura Se paso a colocar las barreras fotoeléctricas a las distancias deseadas. Se realizo el deslizamiento del patín a través de la pista. Se Registro, en la hoja del punto 5, los tiempos ( ) dados por el display 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, pero variando progresivamente la masa colgante ( ), y manteniendo constante la masa del deslizador o patín ( ). Se repitió los pasos anteriores, haciendo variar progresivamente la masa del deslizador o patín () mientras que la masa colgante ( ) debe permanecer constante (0,011Kg).

Fuerza vs aceleraciòn FUERZA ACELERACIÒN

0.25

0,056925

0,25

0.2

0,10251

0,45

0.15

0,145792

0,64

0.1

0,189074

0,83

0.05

0,2278

1

0 0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Masa vs aceleraciòn

MASA 0,2889

ACELERACIÓN 0,38

0.6

0.5

0.4

0,3384

0,32 0.3

0,389

0,28

0,4394

0,25

0,4894

0,22

0.2

0.1

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

1. COMPARE LOS VALORES DE ACELERACIÓN OBTENIDOS EN LA TABLA 1 ¿A QUÉ SE DEBE SU VARIACIÓN? EXPLIQUE. Su variación se debe a que la aceleración aumenta por causa de la masa suspendida de la cuerda.

COMPARE LOS VALORES DE ACELERACIÓN OBTENIDOS EN LA TABLA 2 ¿A QUÉ SE DEBE SU VARIACIÓN? EXPLIQUE. A medida que el patín se desliza su masa va aumentando

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 fuerza ejercida por el Soplante, al emitirse aire provocando que el deslizador o patín se ponga en movimiento.

5. DIBUJE LOS DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE (D.C.L.) PARA EL CUERPO  Y .

6. DETERMINE LA TENSIÓN DE LA CUERDA PARA CADA UNA DE LAS FUERZAS APLICADAS MANTENIENDO CONSTANTE LA MASA DEL DESLIZADOR O PATÍN. (TABLA 1).

MG-T= 0 MG = 0 MC (kg) 0,006 0,011

T (N) 0,0588 0,1078

0,016

0,1568

0,021 0,026

0,2068 0,2548

7. ¿HUBO ALGÚN PORCENTAJE DE ERROR AL COMPROBAR LA SEGUNDA LEY DE NEWTON? DEMUESTRE MEDIANTE LA SIGUIENTE ECUACIÓN:

Cabe recalcar que no hay mp teórico, solo mp experimental

8. EN BASE A LA TERCERA LEY DE NEWTON CUAL SERÍA EL VALOR DE LA FUERZA QUE EJERCE EL DESLIZADOR O PATÍN CON RESPECTO A LA TENSIÓN DE LA CUERDA. El valor de la fuerza que ejerce el patín sería opuesto (negativa).

9. EN BASE A LAS LEYES DEL MOVIENTO DE NEWTON, CUANDO EL DESLIZADOR O PATÍN SE ENCUENTRA EN REPOSO, ¿CUÁL DE LAS LEYES DE NEWTON SE ESTÁ APLICANDO? EXPLIQUE. Interviene la primera ley de Newton o ley de inercia

10. CUÁL SERÍA EL VALOR DE LA FUERZA NETA, SI EL DESLIZADOR O PATÍN DE LA PRÁCTICA REALIZADA LLEVARA VELOCIDAD CONSTANTE. Su valor sería igual a cero, debido a su aceleración constante.



Con gran satisfacción pudimos comprobar la segunda ley de Newton estudiada al contrastar los resultados de la práctica de laboratorio y los resultados a partir de definiciones teóricas. Se reconoció la importancia de determinar y utilizar de forma corre cta un sistema o marco de referencia y posición con el fin de obtener resultados verídicos; Podemos inferir que mediante la práctica y al realizar los cálculos que la masa por la aceleración es igual a la fuerza realizada por el carro.



Pagina de internet recuperado el 3 de agosto del 2017:



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Lady Salazar, Janet Mendoza, Brayan Garay, Odalis Demera, Brayan Muñoz y Jonatan Zambrano

Lady Salazar, Janet Mendoza, Brayan Garay, Odalis Demera, Brayan Muñoz y Jonatan Zambrano