Laboratorio Física Segunda Ley De Newton

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA FÍSICA GENERAL CÓDIGO. 100413

FÍSICA GENERAL CÓDIGO: 100413 LABORATORIO PRÁCTICA No. 03 SEGUNDA LEY DE NEWTON

Pree!"#$o #: DIEL%ER ANDR&S RUÍ' T("or E!"re)#$o *or: RAY ALBERTO CITA %EDINA C+$,)o: 1.013.-1.14/ 1.013.-1.14/ ALBA LUCERO CRU' C+$,)o: C(ro: 100413A1 Gr(*o: 420

UNIERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA  UNAD ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA NOIE%BRE DE 01INÍRIDA


TABLA DE CONTENIDO


OB5ETIOS

1. Demostrar la segunda Ley de Newton teóricamente de acuerdo a la práctica guiada. . Identificar la relación masa/aceleración cuando la fuerza es constante. 3. Establecer experimentalmente la relación matemática ue existe entre fuerza! masa y aceleración.


INTRODUCCIÓN El presente informe muestra la e"ecución del laboratorio práctico n#mero de $! correspondiente a la segunda Ley de Newton! donde demostramos el cumplimiento de %sta o no! basados en el principio de conser&ación de energ'a en un cuerpo mó&il. (ara ellos utilizamos instrumentos )carro! cuerda! cronómetro! poleas! cuerpo*masa entre otros+. Identificaremos la relación existente entre la masa y la aceleración cuando la fuerza es constante. ,demás! &erificaremos las proporcionalidades teóricas e in&ersas descritas en la mayor'a de los textos de estudio. Los datos obtenidos nos permitirán disminuir el error sistemático y ser&irán como base para un posterior análisis! el cual contienen entre otros tópicos- gráficos! secuencias! conclusiones. ada paso fue comprobado teóricamente debido a la falta de instrumentos y tiempo de e"ecución! por lo ue se recurrió constantemente a fuentes de información )textos o web+. omo en todo laboratorio! los errores estu&ieron presentes! en algunos casos. omo es de esperar! la ipótesis fue comprobada! el cumplimiento de la $0 Ley de Newton se lle&ó a cabo. 1e puede determinar! ue si bien no se contó con un sistema refinado de medición la meta se cumplió de igual forma. (or otra parte! esto refle"a ue experiencias como %sta no reuieren mayor minuciosidad! y a la &ez! en su calidad de simple! cercana! pueden e"ecutarse por todo tipo de personas.


%ARCO TEÓRICO La 1egunda Ley de Newton se puede resumir como sigue- La aceleración de un ob"eto es directamente proporcional a la fuerza neta ue act#a sobre %l! e in&ersamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración es la misma de la fuerza aplicada.

a representa la aceleración! m la masa y 2 la fuerza neta. (or fuerza neta se entiende la suma &ectorial de todas las fuerzas ue act#an sobre el cuerpo

3asa! Inercia 45u% es la masa6 Newton mismo usó el t%rmino masa como sinónimo de cantidad de materia. Esta noción no es muy precisa. on más precisión podemos decir ue la masa es una medida de la inercia de un cuerpo. 3ientras más masa tenga un cuerpo! es más dif'cil cambiar su estado de mo&imiento. Es más dif'cil 7acer ue comience a mo&erse partiendo del reposo! o detenerlo cuando se mue&e! o 7acer ue se mue&a 7acia los lados sali%ndose de su trayectoria recta. 8n camión tiene muc7a más inercia ue una pelota de tenis ue se mue&a a la misma &elocidad! siendo muc7o más dif'cil cambiar el estado de mo&imiento del camión. (ara cuantificar el concepto de masa debe definirse un patrón. En unidades del 1istema Internacional )1I+! la unidad de masa es el 9ilogramo )9g+. El patrón actual es un cilindro de platino*iridio ue se conser&a en la :ficina Internacional de (esas y 3edidas cerca de (ar's! cuya masa! por definición! es exactamente un 9ilogramo. En unidades cm! g! s! la unidad de masa es el gramo )g+ y ;g < ;=*> 9g. En el sistema ingl%s! la unidad de masa se llama ?slug@. No debe confundirse la masa con el peso. La masa es una propiedad de un cuerpo! es una medida de su inercia o cantidad de materia. El peso es una fuerza! la fuerza ue la Aierra e"erce sobre el cuerpo. (ara aclarar la diferencia!


supongamos ue lle&amos un ob"eto a la Luna. ,ll' pesará la sexta parte de lo ue pesaba en la Aierra! pero su masa seguirá siendo la misma. ,celeración! 2uerza Neta La (rimera ley de Newton afirma ue! en ausencia de fuerza neta sobre un cuerpo! %ste permanece en reposo! o si está en mo&imiento! contin#a mo&i%ndose con &elocidad constante )conser&ando su magnitud y dirección+. (ero! 4u% sucede si una fuerza act#a sobre un cuerpo6 La &elocidad debe cambiar! o sea! una fuerza neta origina una aceleración. La relación entre aceleración y fuerza podemos encontrarla en experiencias cotidianas. (ensemos ue empu"amos un carrito de supermercado. La fuerza neta ue se e"erce sobre el carrito es la fuerza ue yo aplico menos la fuerza de fricción en las ruedas. 1i la fuerza neta es 2! la aceleración será a! si la fuerza es $2! la aceleración será $a! y as' sucesi&amente. (or tanto! la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada. (ero la aceleración depende tambi%n de la masa del ob"eto. 1i mantengo la fuerza neta 2 y aumento la masa al doble! la aceleración será a/$. : sea! podemos afirmar

1e escoge la unidad de fuerza de tal modo ue la constante de proporcionalidad en

! sea ;! y as'

a < 2/m Notemos ue mediante esta segunda ley podemos dar una definición más precisa de fuerza! como una acción capaz de acelerar un ob"eto. uando la masa está en 9ilogramos y la aceleración en metros por segundo al cuadrado! la unidad de fuerza se llama Newton )N+! ; N < ;9gm/s$. En el sistema ingl%s! la unidad de fuerza es la libra. se define como el peso )ue es una fuerza+ de un cuerpo cuya masa es =.BC>C$> 9g en determinado lugar de la Aierra en el ue la aceleración de gra&edad sea >$.;>B pies/s$.



LABORATORIO No. 03 SEGUNDA LEY DE NEWTON INFOR%E ;. Fealice en una tabla el diagrama de fuerzas del sistema y el diagrama de cuerpo libre )D..L.+ para las masas m; y m$.

$. Diagrama de fuerzas sistema carro*masa )sistemas m; y m$+

DL para m;- fuerzas para el act#an sobre m;. colgante m1

m2

p1=m1 . g

2=¿ m2 . g

Fr = μ . N T − Fr =m1 . a

D,A:1 DEL 1I1AE3,

ue DL para m $- fuerzas ue act#an sobre m$.

3,1, DEL ,FF: 3;<;G!CHF

p¿ p2−T =m2 . a

3,1, :LH,NAE 3$<!HF

$,"#!6,# 7080906 71y8091; 738094; 80930 4809-06 7 ;8092; Tabla 1 diagrama de fuerzas diagrama de 7 cuerpo libre del sistema carro-masa 7 colgante. N "0>? "1>? ">? "3>? "4>? ";>? <#!=#,e!"o 1 090 09/3 1912 19;2 19/ 91  090 09/2 1940 19/3 190 9;/ 3 090 0923 1940 19219 9/ 4 090 09// 19;0 190 190 930 ; 090 0920 1931 19; 900 9;


Tabla 2 Datos del tiempo para 6 sustancias diferentes.

>. Determine

anal'ticamente el &alor de la aceleración del medio de la aplicación de las leyes de )1egunda ley de Newton+ y la información

sistema! por Newton de los DL. ,celeración del Newton. T − Fr =m 1 . a

sistema a tra&%s de la segunda ley de

);+

p2− Fr =m1 .a )$+ 2

p1=m1 . g → p1= 0,1758 kg .9,8 m / s → p1 =1,7413 N 2

p2=m2 . g → p1 =0,0099 kg .9,8 m / s → p1 =0,097 N Fr = μ . N → Fr =0,02 . 1,7413 N → Fr =0,034 N


1umamos ecuaciones ; y $ T − Fr =m 1 . a

p2−T =m 2 . a )$+ 2

m1 +m¿

<

¿

p2− Fr =m 1 .a + m 2 . a → p2− Fr =a ¿

a=

p2− Fr m1 +m 2

→ a=

→ a=0,33 m / s

0,097 N −0,034 N 0,1785 kg + 0,0099 kg

→ a=

0,063 N 0,1884 kg

2

B. Fealice la gráfica de (osición )x+ s tiempo real )t+! para las seis pare"as ordenadas )t! x+ de la Aabla $ y determine la ecuación de mo&imiento por medio de una regresión parabólica )8tilice en Excel la 7erramienta insertar gráfica e incluir la l'nea de tendencia de la gráfica y seleccionar ?(resentar ecuación en el gráfico@+.


C. alculo de la aceleración con ecuaciones del 38,.

C#<6(<#!$o <# @e
0.15 −0 0.8 −0

=0.1875

Lapso de distancia v=

0.30 −0.15 1.35 −0.8

( 0.0 , 0.15 ) m s

( 0.15 , 0.30 )

=0.2727

Lapso de distancia

m s

( 0.30 , 0.45 )


v=

0.45 −0.30 1.73 −1.35

=0.3947

Lapso de distancia v=

0.60 −0.45 1.92−1.73

v=

0.75 −0.60 2.32−1.92

( 0.45 , 0.60 )

=0.7895

Lapso de distancia

m s

m s

( 0.60 , 0.75 )

=0.375

m s

C#<6(<#!$o <# #6e
0.1875 −0 0.8 −0

= 0.2344

Lapso de distancia a=

0.2727 −0.1875 1.35 −0.8


( 0.0 , 0.15 )

0.3947 −0.2727 1.73 −1.35

m 2

s

( 0.15 , 0.30 ) =0.1549

m s

2

( 0.30 , 0.45 ) = 0.3211

m 2

s



0.7895 −0.3947 1.92 −1.73

0.375 −0.7895 2.32−1.92

=2.078

m 2

s


( 0.45 , 0.60 )

( 0.60 , 0.75 )

=−1.036

m 2

s

C#<6(<#o <# #6e
0.2344 + 0.1549 + 0.3211 + 2.078 −1.036 5

=0.3505

m 2

s

J. ompare el &alor de la aceleración obtenido en el numeral > con el &alor obtenido con el numeral C y determine el error porcentual tomando como &alor real! el &alor de la aceleración obtenida en el numeral >. Aenemos ue la &elocidad 7allada a tra&%s de la segunda ley de Newton es

a =0,33 m / s

2

K la &elocidad 7alla a tra&%s de la ecuación del 38, es =.>Cm/s$ Lo ue nos indica ue el error porcentual es de J.

. Fesponda las siguiente pregunta- 4uáles son las posibles razones para ue exista el porcenta"e de error entre los dos procesos realizados para determinar la aceleración en el sistema6 45u% relación existe entre la masa colgante y la masa del carro6


Las posibles causas para ue exista diferencia entre las dos aceleraciones 7alladas es la toma del tiempo en los inter&alos en ue el carro 7acia cada recorrido! ya ue estos al ser tomados manualmente pueden no ser tan exactos. La masa colgante es atra'da 7acia al suelo por la fuerza de la gra&edad y está a su &ez e"erce mediante una cuerda e"erce una fuerza de tención sobre la masa del carro.

CONCLUSIONES En el momento de realizar una in&estigación en la cual utilicemos 7erramientas para realizar medidas debemos tener en cuenta ue dic7as 7erramientas no son ;== exactas y ue pueden ocurrir errores en las medidas.


uando medimos algunas magnitudes podemos notar ue puede existir alguna relación entre ellas y a esto se le denomina proporcionalidad. on la realización de esta práctica se logra comprobar ue para ue el sistema est% en euilibrio la sumatoria de fuerzas en M debe ser =! al igual ue la sumatoria de fuerzas en K. ,demás! se comprende ue al calcular la aceleración de un ob"eto es necesario conocer la &elocidad final y la &elocidad inicial! on la realización de este laboratorio se logra comprobar las leyes del mo&imiento pendular y del armónico simple! ,demás se puede comprender las caracter'sticas necesarias del sistema masa  resorte y del p%ndulo e identifica las relaciones entre &ariables de los diferentes mo&imientos. En la práctica se pudo e&idenciar ue siempre ue un ob"eto con mayor masa golpea a otro este detendrá su aceleración cayendo en menor longitud. Fealizamos diferentes medidas con el calibrador en &arios ob"etos! obser&amos los diferentes usos ue este tiene! se sacaron &arias medidas y de esta se obtu&o su &olumen.

BIBLIOGRAFIA Aorres H,LIND: Diego ,le"andro. 3ódulo 2'sica Heneral. 8ni&ersidad Nacional ,bierta y a Distancia. Oogotá. No&iembre de $=;$. 7ttp-//es.wi9ipedia.org/wi9i/alibreP)instrumento+


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