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Física- Segunda ley de Newton laboratorio...

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Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua UNAN-MANAGUA Facultad de Ciencias e Ingenierías Departamento de Tecnología Ingeniería Electrónica

Informe de Laboratorio de Física

Integrantes: Edwing Vladimir Rivera Alonso. Rommel Zamuel López Granados Eduar Joaquín Sánchez Olivas Fecha: 17-05-2016

I.

Introducción.

En esta clase práctica, en el laboratorio comprobamos la segunda ley de newton. Utilizamos los conceptos de fuerza (F) y masa (M) para describir el cambio en el movimiento de las partículas a partir del registro de las mediciones de la fuerza y aceleración obtenidas en el laboratorio con ayuda del profesor y los alumnos ayudantes. Tomando en cuenta que las leyes de Newton son la base teórica de la mecánica clásica; han sido comprobadas y utilizadas para describir las características del movimiento mecánico de todos los cuerpos macroscópicos con gran precisión, con ayuda de las ecuaciones del movimiento mecánico se puede predecir en cada momento de tiempo la posición, velocidad, aceleración, o el tiempo transcurrido.

II. Objetivos 1. Estudiar la dependencia de la aceleración con la fuerza aplicada a un objeto de masa constante. 2. Estudiar la dependencia de la aceleración con la masa de un objeto sometido a una fuerza constante.

3. Verificar la validez de la segunda ley de Newton.

En física, la FUERZA es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía. Cuando nos referimos de MASA en física, hablamos de que es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad extrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg). Es una magnitud escalar. Refiriéndonos en física a la ACELERACIÓN partimos diciendo que es una magnitud vectorial que nos indica la variación de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por

o a y su módulo por a. Su unidad en el Sistema Internacional es m/s2.

En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre el mismo (segunda ley de Newton). Constituyen los cimientos no solo la dinámica clásica sino también la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones... La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos. La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante. R = m a, o bien, å F = m a.

La aceleración que el cuerpo vaya a adquirir por la acción del sistema de fuerza, se obtendrá como si el cuerpo estuviese sometido a la acción de una fuerza única, igual a R. La ecuación F = ma será en este caso, sustituida por R = ma, y el vector a tendrá la misma dirección y el mismo sentido que el vector R. La ecuación R = ma es la

expresión matemática de la

Segunda Ley de Newton en su forma más general. La Segunda Ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica, se utiliza en el análisis de los movimientos próximos a la superficie de la tierra y también en el estudio de los cuerpos celestes.

El mismo Newton la aplicó al estudiar los movimientos de los planetas, y el gran éxito logrado constituyó una de las primeras confirmaciones de esta ley. La masa de un cuerpo es el cociente entre la fuerza que actúa en el mismo, y la aceleración que produce en él, o sea: m = F / a. Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, tanto mayor será su inercia; es decir, la masa de un cuerpo es una medida de la inercia del mismo.

III. Procedimiento.

En la primera parte del experimento se cargó una masa de 96,6g al deslizador por lo tanto ésta era constante y el porta masa se fue variando 5g mas que el anterior, siendo este dato el variable. Luego procedimos a realizar las medición para rellenar la tabla de datos, para esto nos aseguramos de soltar el deslizador a los 0.90m, y tener nuestro cronometro en 0, listo para tomar nuestras mediciones, de los datos obtenidos tomamos los 3 más próximos, con estos tres tiempos realizamos un tiempo promedio sumando los 3 tiempos y dividiendo por 3;

Tp=

t1+t2+t3/3 Y así sucesivamente aumentando los 5g al porta masa. En la segunda parte el porta masa era quien tenía la masa constante y la masa del deslizador era variable, y luego utilizamos la misma ecuación que en la primera parte para tener el tiempo promedio. Después continuamos haciendo los siguientes cálculos de la Aceleración y de Fuerza con las siguientes formulas. Aceleración a= 2x/t2 Fuerza F=ma Con estos datos graficamos en papel milimetrado, encontramos la ecuación de la gráfica, etc.

IV. Análisis de Resultados

Pudimos ver que en la primera tabla los tiempos obtenidos con el porta masa variable, fue decreciendo; mientras que en los tiempos obtenidos en la segunda tabla fue creciendo, a como se puede apreciar en las gráficas. De igual modo apreciamos que con el cambio o variación de la masa, aumenta la aceleración haciendo un cambio significativo en los valores de cada tiempo que se pueden apreciar en las tablas.

Parte I: Dependencia de la Aceleración con la Fuerza aplicada a un objeto de masa constante. 1. Con los datos de la Tabla 1, calcular la aceleración y la Fuerza. Complete la Tabla 3: TABLA 3. FUERZA VARIABLE - MASA DEL DESLIZADOR CONSTANTE. a= 2x/t [m/s ]

1,07

1,45

1,62

1,81

F [N]

0,1

0,14

0,16

0,18

2. Graficar en papel milimetrado F[N] versus a. ¿Qué obtiene? R: Se obtiene una recta. 3. Hallar la ecuación de la gráfica. R: F(N): m (kg).a (m/s2 ) + b 4. ¿Qué representa la pendiente en la ecuación? ¿Qué concluye? R: Representa la masa: m= F2 – F1 / a2 – a1, m= 1,45-1,07 / 0,14-0,1 (m= 0,38 / 0,04= 9,5).

Parte II: Dependencia de la aceleración con la masa bajo la acción de una fuerza constante. 1. Con los datos de la Tabla 2 calcule la aceleración y complete la Tabla 4. 2. Graficar en papel milimetrado la aceleración en función de la masa del deslizador. ¿Qué obtiene? R. una recta inversa por los datos obtenidos en la tabla. TABLA 4. MASA VARIABLE DEL DESLIZADOR- FUERZA CONSTANTE. a= 2x/t [m/s ]

0,69

0,633

0,583

0,571

MASA DEL DESLIZADOR M[g]

96,6

106,6

116,6

126,6

1/a

1,45

1,58

1,72

1,75

3. Graficar en papel milimetrado 1/a versus M. ¿Qué obtiene? R: Se obtiene una recta. 4. ¿Por qué difieren las gráficas del inciso 2 y 3? R: Porque una de ellas es directamente proporcional y la otra es inversamente proporcional, es por tal razón que las gráficas difieren significativamente. 5. Hallar la ecuación de la gráfica del inciso 3. R: 1/a (m/s2): m (kg).M (kg) + b 6. ¿Qué representan la pendiente en la ecuación? R: Representa la Fuerza: m= M2 – M1 / 1/a2 – 1/a1, m= 106,6-96,6/1,58-1,45 (m= 10 – 0,13= 9,87) 7. De la gráfica determine la relación entre masa y aceleración. R: La única relación que existe es que si la MASA aumenta la ACELERACION disminuye y si la ACELERACION aumenta la MASA tendería a disminuir.

V. Conclusión

Al terminar de analizar los datos obtenidos en el experimento podemos decir que comprobamos la segunda ley de newton, la cual nos dice que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. F=ma. Es indispensable conocer todos los procedimientos que pusimos en práctica en el laboratorio, nosotros como estudiantes debemos de saber todas las variaciones que tiene la fuerza al hacer cambio en los valores de masa, así mismo esto influye en la aceleración, mayor volumen de masa mayor aceleración.

VI. Bibliografía.



https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton



http://rubira-fisica-leyesnewton-1bgu.blogspot.com/p/segunda-ley-denewton.html



Guía de laboratorio Relación entre Fuerza, Masa y Aceleración (Segunda Ley de Newton) (1978). Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, Facultad de Ciencias y Letras, Departamento de Física.

ANEXOS

Tabla 1. Masa del deslizador constante, porta masa variable Nº

de Masa del Porta

medición

deslizado

Masa

1 2 3 4

r 96,6 96,6 96,6 96,6

11,5 16,5 19,0 21,5

T1

T2

T3

Tp

1,2996 1,1136 1,0544 0,9965

1,2969 1,1142 1,0520 0,9988

1,2947 1,1123 1,0544 0,9938

1,2979 1,1133 1,0536 0,9964

Tabla 2. Masa del deslizador variable, porta masa constante Nº

de Masa del Porta

medición

deslizado

Masa

1 2 3 4

r 96,6 106,6 116,6 126,6

7,5 7,5 7,5 7,5

T1

T2

T3

Tp

1,6144 1,6861 1,7565 1,7760

1,5145 1,6892 1,7576 1,7746

1,6162 1,6892 1,7576 1,7554

1,6150 1,687 1,7576 1,7753

TABLA 3. FUERZA VARIABLE - MASA DEL DESLIZADOR CONSTANTE. a= 2x/t [m/s ]

1,07

1,45

1,62

1,81

F [N]

0,1

0,14

0,16

0,18

TABLA 4. MASA VARIABLE DEL DESLIZADOR- FUERZA CONSTANTE. a= 2x/t [m/s ]

0,69

0,633

0,583

0,571

MASA DEL DESLIZADOR M[g]

96,6

106,6

116,6

126,6

1/a

1,45

1,58

1,72

1,75

CUESTIONARIO.

¿Por qué es necesario que el móvil comience su movimiento desde el reposo? R= porque si se desea aplicar la segunda ley de newton la posición de un cuerpo en reposo es necesario empujarlo o levantarlo, es decir, ejercer una acción sobre él y por ende el objeto tiene que estar en reposo.

¿Es la fuerza que actúa sobre el móvil igual al peso en porta pesas? Justifique. R= si porque entre mayor sea el peso en el porta pesas mayor es la fuerza que se le aplica al móvil y viceversa si es menor el peso del porta pesas es menor la fuerza aplicada. ¿Se presentan fuerzas de rozamiento durante el experimento, de que tipo, porque no se considera? R= si aplicamos el diagrama de fuerzas podemos observar que efectivamente se aplican otras fuerzas como por ejemplo la fuerza de fricción, la normal y la gravedad además de la fuerza aplicada en el objeto no se toman en cuenta en el experimento porque solo nos piden aplicar la segunda ley de Newton.

¿Se verifica la segunda ley de Newton en este experimento? R= si se aplica la segunda ley de Newton porque comprobamos que efectivamente la fuerza es igual a la masa por la aceleración....