FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
DOCENTE
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LABORATORIO LABORATORIO DE FÍSICA ALUMNOS
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Joselyn Lazo López
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AÑO / CICL CICLO O:
Aula
I. •
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2007 – I
B - 508
OBJETIVOS Compro Comprobar bar e interp interpret retar ar la segund segunda a ley de newton Comprobar las relaciones que existen entre fuerza, masa, y aceleración Analizar el movimiento realizado con el Sofware Logger Pro
II.
INSTRUMENTOS Y MATERIALES UTILIZADOS • • • •
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Un riel de metal de precisión Un carro dinámico Una interfase vernier Una PC.( con el sofware Logger Pro ) Una foto puerta (sensor ) Una polea simple Una balanza Un portamasas Un juego de masas (pequeñas ) Un metro de cuerda
III.- EXPLIQUE EL EFECTO DE LA VARIACION DE LA MASA EN LA ACELERACION PRODUCIDA POR UNA FUERZA CONSTANTE 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 . En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:
La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir: F = dp/dt De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:
F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v
Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que: 0 = dp/dt Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo ( la derivada de una constante es cero ). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento : si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.
IV.-EXPLIQUE EL EFECTO DE LA VARIACION DE LA FUERZA EN LA ACELERACION PRODUCIDA MANTENIENDO LA MASA CONSTANTE
LA SEGUNDA LEY DE NEWTON Se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. 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: 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=ma
m = cnte
La unidad de fuerza en el S. I: Es el Newton (N). EJEMPLO: 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/s2, o sea, 1 N = 1 Kg · 1 m/s2 La Segunda ley de Newton solo 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 la cantidad de movimiento (p).- Es el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad , es decir:
p=m·v
I.
PROCEDIMIENTO DEL EXPERIMENTO
1. se arma el sistema con todos los materiales mencionados anteriormente. 2. se la foto celda con la polea al canal 1 de la interfaz, y lego hacemos la configuración del sorware y así de esa manera podremos medir distancias, velocidades y aceleraciones.
3. luego de hacer la configuración tomamos las masas y las pesamos, también pesamos el carro del sistema obteniendo las masas detalladas a utilizar.
DATOS Y OBSERVACIONES
Mcarrito : 495 Msuspendida:7
En (Kg) : Mcarrito: 0,495 Msuspendida: 0, 07
Y se obtienen las graficas por el sofware Logger Pro donde nos señalan las aceleraciones experimentales que necesitaremos:
A.-EFECTO DE LA MASA EN LA ACELERACION PRODUCIDA POR UNA FUERZA CONSTANTE
FUERZA CONSTANTE Y MASAVARIABLE ( g=9.8 m/s2) FUERZA(N)
MASA(kg)
0.25 N
0,495
0.25 N
0,495+3(0.07)
0.25 N
0,495+6(0.07)
0.25 N
0,495+9(0.07)
ACELERACION PROMEDIO(m/s2) 0.6508*2=1.3016( m/ s2) 0.6325*2=1.265( m/s 2) 0.5971*2=1.1942( m/ s2) 0.5660*2=1.132( m/s 2)
B.- ACELERACION CAUSADA POR FUERZAS DIFERENTES
FUERZA VARIABLE Y MASA CONSTANTE( g=9.8 m/s2) FUERZA(N)
MASA(kg)
0.25 N+1(0.07) N
0,495
0.25 N+2(0.07) N
0,495
0.25 N+3(0.07) N
0,495
0.25 N+4(0.07) N
0,495
II.
ACELERACION PROMEDIO(m/s2) 0.2487*2=0.4974( m/ s2) 0.1541*2=0.3082(m/ s2) 0.6276*2=1.2552( m/ s2) -0.4548*2=0.9096(m/s2)
CUESTIONARIO
1.-Utilizando un papel milimetrado y usando escalas convenientes grafique los datos de la tabla n°1 aceleración
vs masas, colocando en el eje de abscisas las masas utilizadas ¿que forma de grafica obtuvo .? 2.- ¿Qué conclusiones deduce acerca de este grafico?
3.-Agregue una tercera columna ala tabla n°1 y coloque en ella los valores del inverso de la Masa y en segundo papel milimetrado graficar la aceleración vs la inversa de la masa ¿que forma de grafico obtiene ahora? 4.- Determine la pendiente de la recta en su grafico ¿que representa el valor de esta pendiente? 5.- Con los datos de la tabla Nº2 en un tercer papel milimetrado, graficar fuerza vs aceleración ¿qué forma de grafico obtienen? 6.- ¿Tiene suficientes puntos en su grafico para hacerlo convincentemente?
7.-Si tienen tiempo haga una prueba mas agregando 50g mas a la ultima prueba realizada en el caso “b”
8.-Determine la pendiente de la recta obtenida ¿Qué representa la pendiente de este grafico?
9.- En base a las preguntas anteriores responda lo siguiente: una pelota de hule y una de golf tienen la misma masa,pero la de hule tiene mayor radio ¿ por que , si se aceleran de manera identica con la misma fuerza inicial , la pelota de golf deberia ir mas lejos? Sucede que ahí varía de acuerdo al coeficiente aerodinámico de cada cosa POR EJEMPLO: Una Pelota de hule tendrá más resistencia aerodinámica por ser de mas radio (tamaño) , que una pelota de golf del mismo peso pero de menor radio.
De acuerdo a la 2° Ley de Newton “La relación de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el, e inversamente proporcional a su masa. “ La aceleración de un determinado cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada. Esto significa que la relación de fuerza de aceleración es siempre constante. - Aceleraciones iguales - Masas iguales - Radios diferentes -Vemos que la pelota de golf va más lejos.
La siguiente grafica nos muestra un ejemplo de resistencia aerodinámica
10.-HACER UN DIAGRAMA DEL CUERPO LIBRE DEL SISTEMA Y APLIQUE LA SEGUNDA LEY DE NEWTON , EN ESTE CASO SUPONGA QUE EXISTE FRICCION ENTRE EL BAGON Y LA RIEL YDETERMINE LA ACELERACION DEL CUERPO (SUGERENCIA TOME u COMO COEFICENTE DE FRICCION ENTRE EL BAGON Y EL RIEL )
III. OBSERBACIONES •
Al medir podemos cambiar las condiciones en el sistema experimental agregando o quitando masas del portamasa., sin alterar la masa total, que permanecerá por si constante.
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El carro adquiere
mayor rapidez, cuanto mayor es la masa
suspendida •
Al evaluar el ajuste de curvas proporcionado por el programa, la magnitud de la aceleración ascendía a medida que la masa suspendida aumentaba.
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El uso de un sensor hace más fiable la magnitud de la aceleración.
IV. CONCLUCIONES •
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.
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En el experimento realizado, es necesario descartar masas pequeñas, como el hilo, para obtener un resultado aproximado de la aceleración. Se comprobó la Segunda Ley de Newton. Mientras mayor sea la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa constante, mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo. Es decir la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el mismo.
V. •
SUGERENCIAS Y RECOMENDACIONES Al realizar el montaje, asegurarnos de la buena fijación de la fotopuerta, como también que el hilo de deslice con facilidad, sin que roce con el sensor.
VI. BIBLIOGRAFIA •
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/
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http://newton.cnice.mecd.es/
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http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza#Fuerzas_fundamental es Teen de física I
