OBJETIVOS - Comprobar en el laboratorio las leyes de Newton. - Determinar la fuerza que actúa sobre el cuerpo a lo largo del experimento. - Determinar datos experimentales y teóricos de la aceleración y fuerza para así
comparar por medio del margen de error. - Construir una gráfica de la aceleración del objeto en función de la fuerza actuando en el objeto. - Construir una gráfica de la aceleración del objeto en función de la masa o inercia del objeto. - Dar a conocer que cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, este ejerce sobre el primero una fuerza igual pero de sentido opuesto.
DEFINICION DEL PROBLEMA -
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. SEGUNDA LEY DE NEWTON
- Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir,
tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la segunda ley de Newton debe expresarse como: F = m*g - Dónde: a: aceleración del cuerpo. M: masa del cuerpo. F: fuerza resultante. - En conclusión la segunda ley de Newton, expresada en la ecuación nos permite
establecer una relación numérica entre las magnitudes fuerza y aceleración, está en su forma original es expresado de la siguiente manera: - La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Materiales y Equipos N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
DESCRIPCION Computadora personal Programa Data Studio instalado Interface Science Workshop 750 Sensor de movimiento Móvil PASCAR Sensor de Fuerza Carril de aluminio con tope magnético y polea 1.0 m de hilo negro Set de masas Balanza analógica Masa adicional Regla de nivel Accesorio para montaje de sensor de fuerza
CODIGO CI-6450 CI-6742 ME-6950 CI-6537 ME-9435 ME-9875 ME-8967 ME-6756 CI-6545
CANTIDAD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Método - Se enciende la interface y luego se procede a encender la computadora. - Ingrese al software Data Studio. - Se instala los sensores de movimiento y de fuerza, se configura para la próxima utilización. - Se instala los materiales dados para realizar el experimento. - Determinar la masa del carro y también del sensor de fuerza. - TABLA DE MASA Masa del Sensor de Fuerza 339 gr.
Masa del Carro Pascar 258.5 gr.
Actividad “Segunda ley de Newton”
- Se instala el móvil Pascar como indica el profesor. - Se inicia el experimento soltando el móvil y oprimiendo luego el botón inicio en el programa Data Studio. - Se registra los datos en las gráficas. - Repetir el experimento 10 veces y sacar el promedio. - Calcular el valor teórico. - Evaluar los datos y hallar el margen de error de cada uno.
RESULTADOS 1. GRAFICA DE LA FUERZA
2. GRAFICA DE LA POSICION
3. GRAFICA DE LA ACELERACIO
ANALISIS DE LOS RESULTADOS Numero de 1°Exp 2°Exp 3°Exp 4°Exp 5°Exp 6°Exp 7°Exp 8°Exp 9°Exp 10°Exp Medición 0,51 0,46 0,35 0,47 0,45 0,53 0,52 0,43 0,5 0,48 Aceleración Experimental
() Aceleración Teórica
() Fuerza Experimental (N) Fuerza Teórica (N)
0,28
0,29
0,3
( )
0,28
0,28
0,27
0,29
–
0,28
- Hallaremos el porcentaje de error: e%=
0,3
= 10.1 %
0,29
CUESTIONARIO 1. ¿Existirá fricción entre el móvil y el carril?, ¿Por qué no se toma en cuenta?
Si existe la fricción, ya que la esta se define como la fuerza que se opone al movimiento que se presenta entre las superficies de dos cuerpos en contacto físico. No se toma en cuenta porque el sensor de fuerza registra solo la aceleración y la fuerza, además es de muy baja magnitud por lo que para nuestra actividad la consideramos despreciable. 2. Una partícula libre es aquella que no está sujeta a interacción alguna, ¿existe en el universo tal partícula?, justifique su respuesta.
Estrictamente no existe tal cosa, ya que toda partícula está sujeta a interacciones con el resto del mundo. Luego una partícula libre deberá estar completamente aislada, o ser la única partícula en el mundo. Pero entonces sería imposible observarla porque, en elproceso de la observación, hay s iempre una interacción entre elobservador y la partícula. En la práctica, sin embargo, hay algunas partículas que podemos considerar libres, ya sea porque se encuentras suficientemente lejos de otras y sus interacciones son despreciables, o porque las interacciones con las otras partículas se cancelan, dando una interacción total nula. 3. ¿La segunda y tercera ley de Newton, son consecuencia del principio de conservación del momentum?, ¿Por qué?
Sí, porque el momentum (cantidad de movimiento) es la cantidad dinámica por excelencia en la descripción Newtoniana del movimiento de un objeto. La velocidad es más simple de comprender en forma intuitiva, porque se puede ver con nuestros propios ojos. No es tan directo visualizar el momentum, aunque está directamente relacionado con la velocidad, pero es conveniente usarlo porque, a diferencia de la velocidad, tiene un carácter dinámico (relacionado a la causa del movimiento). En la aproximación no-relativista, el mom entum de una partícula de masa “m” que se mueve con velocidad “v” respecto a un observador dado es: P = mxv: (1) Lo esencial en la dinámica del movimiento está en que los objetos interactúan, y esa interacción altera sus posiciones espaciales en función del
tiempo. Cada interacción entre un par de objetos significa una fuerza sobre uno de los objetos y una fuerza igual y opuesta sobre el otro (esta es la Tercera Ley del Movimiento de Newton que también se relaciona con la Segunda Ley de Movimiento de Newton).
4. ¿Es posible la existencia de una única fuerza aislada?, justifique su respuesta.
Cada vez que un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo, este reacciona ejerciendo una fuerza sobre el primero. Las fuerzas en cada cuerpo son de igual magnitud, y actúan en la misma línea de acción, pero son de sentido contrario. Esto significa que no es posible que exista una fuerza aislada, es decir, no existe un cuerpo aislado en la naturaleza, cualquier fuerza individual es un aspecto de una interacción mutua entre dos cuerpos, que puede ser por contacto directo o por acción a distancia. 5. En su opinión, ¿los experimentos realizados en la primera y segunda actividad prueban que la primera ley de Newton es válida?
Si ya que en el experimento se encuentra una fuerza que es la de rozamiento que actúa en contra del movimiento del móvil pero por ser demasiado pequeña no se tomara en cuenta pero no podríamos hacer eso si el objeto al cual le aplicamos dicha fuerza fuese de una masa muy grande. 6. Las fuerzas modifican el estado de movimiento de los cuerpos, ¿Qué otro efecto pueden ocasionar las fuerzas que actúan sobre los cuerpos?
La también podría ocasionar la deformación del solido pero eso ya dependerá del solido pues ellos podrían ser sólidos deformables o sólidos no deformables
BIBLIOGRAFÍA
Física conceptual (PAÚL G. HEWITT). https://sites.google.com/site/timesolar/fuerza/segundaleydenewton http://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/fisica-2/las-leyes-denewton/ http://labfisicasabino.files.wordpress.com/2008/06/prc3a1ctica-8-dinamicade-la-partc3adcula.pdf http://www.fis.utfsm.cl/fis140/TEXTO6_Masa_Momentum_Energia.pdf
