PRE INFORME. EXPERIENCIA 5. POR: JOSE LUIS DEL RIO HERNANDEZ – T00026378. TEMA: RELACIÓN ENTRE ACELERACIÓN, FUERZA Y MASA. Grupo #2 – GRUPO J1 Fecha: 17/10/11 Presentado a: L. JOSE G. DIAZ ATENCIO.
DE QUE SE TRATA LA EXPERIENCIA? La práctica numero 5 tiene como título “relación entre aceleración, fuerza y masa”, el fin principal de la sesión es relacionar mediante un montaje estas 3 componentes (el montaje se explicara más adelante) y mediante estas 3 relaciones reconocer la importancia y la veracidad de las leyes de newton.
También se pondrán a prueba los conceptos de movimiento uniforme, movimiento uniformemente acelerado y aceleración constante.
OBJETIVOS.
Verificar experimentalmente la relación entre aceleración, fuerza y masa.
QUE SE PRETEDE DEMOSTRAR? Principalmente como se dice en los objetivos se busca verificar que existe una relación experimentalmente entre la aceleración, la fuerza y la masa; esto gracias al montaje que se basa en colocar un soporte de ruedas y un cuerpo móvil en un sistema donde se calcularan dichas relaciones.
CONCEPTOS CLAVES:
Fuerza: En física, la fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción).
Gravedad: La gravedad, en física, es una de las cuatro interacciones fundamentales. Origina la aceleración que experimenta un objeto en las cercanías de un objeto astronómico. También se denomina interacción gravitatoria o gravitación. Por efecto de la gravedad tenemos la sensación de peso. Si estamos en un planeta y no estamos bajo el efecto de otras fuerzas, experimentaremos una aceleración dirigida aproximadamente hacia el centro del planeta. En la superficie de la Tierra, la aceleración de la gravedad es aproximadamente 9,81 m/s 2.
Aceleración: la aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el ritmo o tasa de cambio de la velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por o y su módulo por . Sus dimensiones son . Su unidad en el Sistema Internacional es el 2 m/s . En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él (segunda ley de Newton):
PROCEDIMIENTO: Se realizara lo siguiente en la práctica: 1. Arme inicialmente el montaje tal como lo indica la figura 1 con la masa del porta pesas como m 2 . 2. Con la ayuda de un nivel, coloque el carril en posición horizontal. 3. Ajuste adecuadamente el tornillo del núcleo del electroimán, de tal manera que el carro todavía se mantenga en reposo. 4. Fije el punto inicial con la bandera de interrupción colocada en el carro y lea su posición en la regla del carril. 5. Coloque la barrera luminosa a una distancia x entre 50 cm y 60 cm de distancia del punto inicial. 6. Ajuste el largo del sedal de tal forma que el porta pesas no llegue al piso antes de que el carro pase por la barrera luminosa. 7. Realice un ensayo de prueba iniciando el movimiento accionando el pulsador START/STOP del cronómetro. Asegúrese que la bandera de interrupción del carro pase por la barrera luminosa y que el cronómetro registre el tiempo. 8. Con el pulsador RESET del cronómetro ponga a cero el cronómetro. ¡Ya está listo el montaje para tomar los datos!
TOMA DE DATOS 1. Mida la masa M 1 del carro. 2. Ponga en movimiento al carro accionando el pulsador START/STOP del cronómetro. 3. Lea en el cronómetro el tiempo que transcurre en pasar el carro por la barrera luminosa. Repita el ensayo las veces que considere necesario y realice un promedio de sus medidas. 4. Repita el ensayo anterior para los casos en que se coloca sobre el porta pesas una masa de 10g, 20 g, 30 g, 40 g y 50 g. Mantenga siempre la barrera luminosa y el electroimán en el mismo lugar, de tal forma que la distancia x recorrida por el carro no cambie. 5. Anote todas sus medidas en la tabla de datos previamente diseñada con las unidades en el S.I.
ANALISIS Cálculo de la masa del carro por la segunda ley de Newton 1. Determine la fuerza F (en newton) que estuvo aplicada sobre el carro y la aceleración a (en m/s2) correspondiente que esta fuerza le imprimió al carro en cada uno de los casos. Realice una nueva tabla de datos con F y la aceleración a correspondiente. 2. Calcule la masa del carro utilizando la segunda ley de Newton para cada caso. Promedie sus resultados.
Cálculo de la masa del carro por el método de mínimos cuadrados 3. Realice una gráfica de F contra a.
Cálculo de la masa del carro teóricamente
4. Conociendo la aceleración a , la masa M2 y la aceleración gravitacional g , encuentre una Expresión para calcular la masa M 1 del carro. Se recomienda realizar un diagrama de cuerpo libre. 5. Remplace los datos experimentales y calcule la masa del carro en cada caso. Promedie sus resultados.
Cálculo de la exactitud en la medida de la masa 6. Calcule la exactitud de la medida de la masa. Tome el valor medido directamente de la masa como valor real. 7. ¿Cuál fue la causa del error en cada medida?
Conclusiones Realice conclusiones respecto a lo aprendido en la experiencia. Se sugieren que en su redacción Lleve implícita la respuesta a las siguientes preguntas y otras que el grupo considere: a. ¿Cuáles leyes de Newton utilizó en el cálculo de la masa y en qué momento de su Análisis las empleó? b. ¿Funcionaron las leyes de Newton? ¿Por qué? c. ¿Fueron las leyes de Newton un instrumento para medir? ¿Por qué?
MONTAJE:
(A)
Figura 1. Montaje experimental
MATERIALES A UTILIZAR:
RESPONDE LAS PREGUNTAS DE LA GUIA: 1. Lea sobre las leyes de Newton del movimiento y responda las siguientes preguntas:
a. ¿Cuándo una partícula tiene un movimiento uniforme? R/ Un movimiento es rectilíneo cuando el móvil describe una trayectoria recta, y es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su aceleración es nula. Nos referimos a él mediante el acrónimo MRU.
b. ¿Cuándo una partícula tiene un movimiento uniformemente acelerado? R/ el movimiento uniformemente acelerado (MUA) es aquel movimiento en el que la aceleración que experimenta un cuerpo permanece constante (en magnitud y dirección) en el transcurso del tiempo.
c. ¿Qué significa que una partícula tenga una aceleración constante? R/ significa Que la aceleración a pesar de que transcurra el tiempo, para iguales intervalos de tiempo, la variación de velocidad será siempre la misma.
d. ¿Cómo se calcula la distancia recorrida por una partícula con movimiento Uniformemente acelerado en términos de la posición inicial, la velocidad inicial, la Aceleración y el tiempo transcurrido? R/ El movimiento MRUA, como su propio nombre indica, tiene una aceleración constante, cuyas relaciones dinámicas y cinemática, respectivamente, son:
La velocidad v para un instante t dado es: v (t ) = a0t + v 0 Siendo v 0, la velocidad inicial. Finalmente la posición x en función del tiempo se expresa por:
Donde x 0, es la posición inicial. Además de las relaciones básicas anteriores, existe una ecuación que relaciona entre sí el desplazamiento y la rapidez lineal del móvil. v 2 = 2a0( x- x 0) + v 2
e. Enuncie las tres leyes de Newton del movimiento. R/
f. ¿Si una partícula se mueve respecto a un observador inercial, necesariamente sobre ella va aplicada una fuerza neta? R/ 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 actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
g. Si sobre una partícula va aplicada una fuerza constante ¿cómo es su movimiento? R/ 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 Por consiguiente su velocidad también es constante.
h. ¿Qué método emplea para determinar cuántas fuerzas están aplicadas sobre un cuerpo? R/ Aplico el método de hacer diagramas de cuerpos libre y así identifico las fuerzas en el sistema, y luego se hacen las ecuaciones correspondientes.
i. ¿Qué es el peso de un cuerpo? R/ En física, el peso es la fuerza con la cual un cuerpo actúa sobre un punto de apoyo, originado por la aceleración de la gravedad, cuando esta actúa sobre la masa del cuerpo. Al ser una fuerza, el peso es en sí mismo una cantidad vectorial, de modo que está caracterizado por su magnitud y dirección, aplicado en el centro de gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.
j. ¿Cómo se mide el peso de un cuerpo de masa gravitacional de magnitud g ? R/ multiplicando ambos:
M dentro
de un campo
W = M.g (W: peso) Si la masa esta en kg y el campo gravitacional en m/s², entonces el peso esta en N (newton).
BIBLIOGRAFIA:
Documento manual de laboratorio de física 1, facultad de ingenierías de la universidad tecnológica de bolívar. http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedad http://ar.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080325192021AAVBCqH http://forialumni-fs100.foroactivo.com/t25-particula-bajo-aceleracion-constante http://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_uniformemente_acelerado http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton http://www.monografias.com/trabajos18/leyes-newton/leyes-newton.shtml http://espanol.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090223201909AAUPb4m
