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Laboratorio 5: Leyes de Newton Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Laboratorio de Física Basica Carné:201404022, Alex Eduardo Delgado Franco
I. R ESUMEN En el siguiente Reporte encontramos la aplicacion de las leyes de Newton por medio de una supercie inclinada con una polea en la que se sujetaron dos masas, una en cada extremo. Como sabemos la segunda ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica (Rama de la física que estudia estudia los fenómenos fenómenos relacionados relacionados con el movi movimien miento to de los cuerpos); Haciendo aplicacion de la misma se utilizaron respectivas ecuaciones que, por la cual, se consiguió obtener: el coeciente de fricción estática (s)(masa1) y el coeciente de fricción cinética (k)( masa 2). . I I . O BJETIVOS II-A. •
II-B.
Generales
Analizar mediante la Segunda Ley de Newton las fuerzas que interactuan en un sistema formado por un plano inclinado una masa que se situa sobre el plano y una masa que cuelga de una polea. Específicos
* Determina Determinarr el coeciente coeciente de friccion friccion estatica estatica s entre la masa 1 y la superficie del plano cuando el sistema esta en equilibrio. * Calcul Calcular ar de forma forma ind indire irecta cta el coefici coeficient entee de fricci friccion on cinetico entre la masa 1 y la superficie del plano cuando el sistema esta en movimiento. * Realizar Realizar el calculo de la aceleracion aceleracion del sistema sistema cuando este esta en movimiento. I I I . M ARCO T EÓRICO Na fuerza es algo que puede cambiar el estado de movimiento de un objeto, la palabra “puede” es importante ya que toma en cuenta que una fuerza esté actuando en un objeto pero que su capacidad para producir un cambio de movimiento este equilibrada o se anule, gracias a una o varias fuerzas, así una sola fuerza no necesariamente produce un cambio de movimiento, por esto se sigue que si una fuerza actúa sola en el cuerpo en la cual se representa este experimenta una aceleración. 2x (1) a = 2
U
t
Un cambio de velocidad o de aceleración es evidencia de una una fuer fuerza za neta neta o en otra otrass pala palabr bras as es evid eviden enci ciaa que que se pres presen enta tann fuer fuerza zass sobr sobree un obje objeto to.. Dura Durant ntee los los años años de experi experime menta ntació ciónn se ha demost demostrad radoo que la aceler aceleraci ación ón de un obj objeto eto es direct directame amente nte propor proporcio cional nal a su fuerza fuerza neta neta aplicada y contiene su dirección, pero así como reconoció
Newt Newton on en sus sus estu estudi dios os la masa masa de un obje objeto to tamb tambié iénn desempeña un papel por lo que se dedujo que mientras la masa masa del obj objeto eto sea mayor menor menor será será su aceler aceleraci ación, ón, es así como se representa la segunda ley de newton, Que se denomina científicamente como: la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el e inversamente proporcional a su masa. F neta neta = ma
(2)
La fricción se refiere a la resistencia que se da cuando dos materiales o medios están en contacto, esta resistencia existe en todos los tipos de medios (solido, líquido, gaseoso), originalmente se pensó que la fricción se debía primordialmente al embotamiento de irregularidades superficiales, sin embargo gracias a las investigaciones se ha demostrado que la fricción se debe a la adherencia local entre superficies. La fricción se presenta en estática y cinética, la primera se presenta en todos los casos en donde la fuerza de fricción es tan grande que el objeto no tiene movimiento, para el segundo caso la fricción cinética se dice que es la existe cuando el objeto esta en movimiento y ayuda a que este se detenga en algún momento. m2 − m1 sen∅ m1 cos∅
(3)
gm 2 − gm 1 sen∅ − a(m1 + m2 ) m1 gcos∅
(4)
µs =
µk =
I V. D ISEÑO E XPERIMENTAL IV-A. IV-A.
* * * * * * * * * * *
Materiales
Transpo Transportad rtador or Moneda Monedass Una pol polea ea Un Cronome Cronometro tro Un Vaso Vaso pequeño pequeño Hiloo de cañamo Hil cañamo Una bala balanza nza Una Tabla Tabla de madera madera Dos trolos trolos de mader maderaa cinta cinta metrica metrica Una mesa mesa IV-B.
Magnitudes físicas a medir
* Peso de la Masa Masa 1 (bloque (bloque 1). * Peso Peso de la Masa Masa 2 (con (con peso peso agre agrega gado do y sin sin peso peso agregado). * Angulo Angulo de elevac elevacion ion de la supercie
2
* Distancia recorrida por el bloque 1 cuando es jalada por el peso del bloque 2. * El tiempo que le llevava al bloque de madera en recorrer cierta distancia.
Tabla 4: Datos Calculados Aceleracion del sistema y coeficiente de friccion cinetico µs a µs
IV-C.
Procedimiento
* Se procedio a colocar las piezas de madera sujetandolo con un sarjento. * Se coloco un circulo de madera entre el sarjento y la madera para que quedara mejor sujetada. * Se desplazo hacia arriba la otra pieza de madera formando con ella un angulo entre 30 grados. * Se procedio a medir el angulo por medio de un transportador. * Se sujeto la polea en la parte superior de la madera inclinada. * Se tomo el peso del bloque de madera (masa 1) en una balanza. * Se tomo el peso del vaso pequeño. * Se amarro la cuerda a cada masa (1 y 2). * Se coloco la cuerda sobre la polea. * Se coloco unas monedas a la masa dos a n de que la masa 1 estuviera a punto de desplazarse. * Se tomo el peso de la masa 2 con las monedas aderidas a la masa. * Se sujeto la masa 1 en un punto de la tabla a modo que cuando se soltara, el peso de la masa 2 desplazara el bloque de madera hacia arriba. * Se realizo lo mismo 10 veces, tomando el tiempo que tardo el bloque 1 en desplazarse hacia arriba. * Se midio lo recorrido por el bloque 1 cuando fue jalado por el bloque 2. V. RESULTADOS COEFICIENTE DE FRICCION ESTATICO Tabla 1: Datos Experimentales masa 1, masa 2, angulo de inclinacion del plano m1 m2 Angulo
(0.5320 +/- 0.0001)kg (0.7740 +/- 0.0001)kg (30.0 +/- 1.0)
Tabla 2: Datos Calculados Coeficiente de Friccion Estatico µk
(0.922 +/- 0.005)
COEFICIENTE DE FRICCION CINETICO Tabla 3: Datos Experimentales masa 1, masa 2, angulo de inclinacion del plano, distancia recorrida en el tiempo m1 m2 Angulo x t
(0.251 +/- 0.017)m/s (0.2835 +/- 0.0003)
(0.7740 +/- 0.0001)kg (0.5770 +/- 0.0001)kg (30 +/- 1) (0.70 +/- 0.01)m (2.36 +/- 0.08)s
VI. DISCUSIÓN DE R ESULTADOS Se puede observar que al realizar los calculos correspondientes utilizando el modelo matematico de acelarcion visto clase y aplicandolo en las las ecuaciones de Coeficiente Estatico y Cinetico, estos concuerdan con la teoria que el Coeficiente de Friccion Estatico (µk)debesermayorqueelCoef icientedeFriccionCinetico(µs).Unaposiblecausadeerrore VII. C ONCLUSIONES 1 Se aplico la Segunda Ley de Newton para calcular los coecientes de fricción estático y cinético, esta ley se pude ocupar en objetos en movimiento y sin movimiento. 2 Para que un cuerpo altere su movimiento se necesita que alguna fuerza externa actué sobre él. VI II. F UENTES DE CONSULTA [1] Wolfgang Baueer/Gary D.Westfall, Fisica para Ingenieria y Ciencias vol.1, Libro, Mc Graw Hill, 2013. [2] Serway/Jewett, Fisica Para Ciencias e Ingenieria Vol 1 , Libro, Cengage Learning, 2013
