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LABORATORIO FÍSICA 1 SEGUNDA LEY DE NEWTON INTEGRANTES: MARLON JOSE AGAMEZ BARRANCO CARLOS ARENAS ALFARO GRUPO: DD UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA I BARRANQUILLA TABLA DE CONTENIDO pág. 1. Introducción………………………………………………………...

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LABORATORIO FÍSICA 1

SEGUNDA LEY DE NEWTON

INTEGRANTES: MARLON JOSE AGAMEZ BARRANCO CARLOS ARENAS ALFARO

GRUPO: DD

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA I BARRANQUILLA

TABLA DE CONTENIDO pág. 1. Introducción……………………………………………………………..…..3 2. Objetivos…………………………………………………………………..…4 3.1 Objetivo General……………………………………………………..…4 3.2 Objetivos específicos……………………………………………….….4 3. Marco teórico……………………………………………………………..….5 4. Lista de materiales……………………………………………………….…9 5. Diseño experimental………………………………………………………10 6. Procedimiento……………………………………………………………...11 7. Tabla de datos………………………..………………………………...….12 8. Graficas……………………………………………………………………..13 9. Análisis de datos y graficas……………………………………………....14 10. Calculo de errores…………………………………………………………15 11. Conclusiones………………………………………………………………17 12. Bibliografía………………………………………………………………….18 1. INTRODUCCION Este informe de laboratorio contiene la experiencia realizada acerca de la Segunda ley de Newton, la cual responde a la pregunta de lo que sucede a un objeto o cuerpo que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre éste. Esta ley nos dice que la fuerza aplicada a un cuerpo es igual al producto de la masa por la aceleración y por lo tanto, a partir de esta segunda ley podemos observar que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él y esa aceleración que experimenta el cuerpo es inversamente proporcional a su masa. Es gracias al gran aporte que nos hizo Isaac Newton el físico y matemático británico, considerado como uno de los más grandescientíficos de la historia, que en la actualidad nosotros podemos realizar experiencias como la hecha en el laboratorio para poder observar la relación que hay entre la fuerza aplicada a un cuerpo con cierta cantidad de masa y el cual adquiere aceleración. 2. OBJETIVOS 3.1. OBJETIVO GENERAL * Estudiar la segunda ley de Newton que nos dice que la fuerza aplicada a un cuerpo es igual al producto de la masa por la aceleración.

3.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS * Establecer la relación de proporcionalidad entre la aceleración de un cuerpo en movimiento y la fuerza aplicada, cuando la masa del sistema es constante. * Aplicar la fórmula de la segunda ley de Newton para comprobar si los resultados encontrados coinciden con los datos obtenidos en la experiencia de laboratorio. * Realizar las gráficas de la aceleración y la fuerza en función del tiempo. 3. MARCO TEORICO Una ecuación importante en la física es la segunda ley de Newton, F = ma Donde F es la fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo de masa m, y a, la aceleración que adquiere por la aplicación de la fuerza. Note que F y a son vectores. Esta ley establece que la única causa de movimiento de un cuerpo es la aplicación de una fuerza externa neta. El propósito de este ejercicio de laboratorio es descubrir qué sucede con la aceleración de un objeto de masa m cuando se le aplica una fuerza externa neta. Utilizaremos un sensor para registrar el movimiento de un objeto mientras es acelerado por una fuerza neta. Determinaremos quéle sucede a la aceleración del carro cuando se aumenta la fuerza neta y la masa es constante. También debemos recordar que la aceleración es el cambio de velocidad, con respecto al tiempo, cuando este tiende a cero, o que la aceleración es la derivada de la velocidad con respecto al tiempo. ¿Qué le sucede a un objeto cuando usted le aplica una fuerza externa neta? ¿Cómo cambia su movimiento cuando usted cambia la magnitud de esa fuerza neta? La primera ley de Newton indica que si ninguna fuerza neta actúa sobre un objeto, entonces este se mantiene en reposo, o sigue viajando con rapidez constante, sin cambiar su dirección. La segunda ley establece que cuando actúa una fuerza externa neta sobre el objeto este acelera. Si se aumenta la fuerza, se produce una aceleración mayor. Si se duplica la fuerza también se duplica la aceleración, así que podemos decir que la fuerza neta es directamente proporcional a la aceleración. A menudo, varias fuerzas actúan simultáneamente sobre un objeto. En tales casos, se considera la resultante, o suma vectorial de todas las fuerzas que actúan. También la segunda ley de Newton indica que la aceleración es inversamente proporcional a la masa, La segunda ley del movimiento de Newton dice que el cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la

línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.[6] Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerzamodificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en la cantidad de movimiento de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; esto es, las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento en que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto. En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación: Donde es la cantidad de movimiento y la fuerza total. Bajo la hipótesis de constancia de la masa y pequeñas velocidades, puede reescribirse más sencillamente como: que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad distinta para cada cuerpo es su masa de inercia, pues las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo sirven para vencer su inercia, con lo que masa e inercia se identifican. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo. Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momentolineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo. De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido. La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para producir los diferentes tipos de movimiento: rectilíneo uniforme (m.r.u), circular uniforme (m.c.u) y uniformemente acelerado (m.r.u.a). Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una

aceleración descendente igual a la de la gravedad. 4. LISTA DE MATERIALES * Interface * Polea inteligente * Sensor de Fuerza * Sensor de movimiento * Computador Servidor * Pesa * Software DataStudio * Mesa * Regla * Carro de la dinámica * Soporte * Pista* Balanza 5. DISEÑO EXPERIMENTAL Pista Sensor de fuerza Servidor Polea Inteligente Carro de la dinámica Interface Mesa

Sensor de movimiento Pesa Balanza 6. PROCEDIMIENTO Para esta actividad, un sensor de movimiento mide el movimiento de un carro que es tirado por una cuerda. La cuerda es conectada a una masa y suspendida sobre una polea. Un sensor de fuerza montado sobre el carro mide la fuerza que acelera el carro. El software “Data Studio” calcula la velocidad del carro móvil. El gráfico de velocidad contra el tiempo revela la aceleración del carro, que es comparada al valor teórico. * Conecte el interfaz al computador y prepare el software “DataStudio”. * Coloque la pista sobre una superficie horizontal. * Ajuste la polea al final derecho de la pista y átela al sensor de fuerza que está ubicado sobre el carro de la dinámica. * Ubique el carro de la dinámica a 10 cm del sensor de movimiento para la primera prueba y a 20 cm para la segunda. * Añada 30 o 50 gramos de masa a la suspensión de masas. Con cuidado mida y registre la masa total. * Comience la toma de datos presionando “INICIO” al iniciar el movimiento y “PARAR” para detenerlo. * Registrar los datos arrojados por el “DataStudio” y realizar su respectivo análisis. * Registrar la masa del carro de la dinámica y el sensor de fuerza utilizando la balanza. 7. TABLA DE DATOS Objeto | Prueba 1 | Prueba 2 | Masa del carro y el sensor | 0,8338 kg | 0,8338 kg |Masa de la pesa | 0,003 kg | 0,005 kg | Aceleracion (Experimental) | 0.36 m/s² | 0.52 m/s² | Aceleracion (Teorica) | 1.15 m/s² | 1.0 m/s² |

Fuerza (Experimental) | 0.97 Newton’s | 0.84 Newton’s | Fuerza (Teorica) | 0.30 Newton’s | 0.43 Newton’s | 8. GRAFICAS Aceleración Fuerza ANALISIS DE DATOS Prueba 1 F=m.a F=0.8368 kg*0.36 m/s² F=0.30 New a=Fm a=0.97 new0.8368 kg a=1.15 m/s² m=Fa m=0.97 new1.15ms2 m=0.84 kg Prueba 2 F=m.a F=0.8388 kg*0.52 m/s² F=0.43 new a=Fm a=0.84 new0.8388 kg a=1.0 m/s² m=Fa m=0.84 new1.0 ms2 m=0.84 kg 9. CALCULO DE ERRORES. ¿Cuál es la diferencia de porcentaje entre los valores experimentales y teóricos de aceleración? * Aceleración prueba 1

% Diferencia= experimental- teorica teorica*100 % % Diferencia=1.15ms2- 0.36ms21.15ms2*100 % % Diferencia= 0.68% * Aceleración Prueba 2 % Diferencia= experimental- teorica teorica*100 % % Diferencia=1.0ms2- 0.52 ms20.52 ms2*100 % % Diferencia=0.92 % ¿Cuál es la diferencia de porcentaje entre los valores experimentales y teóricos de Fuerza? * Fuerza Prueba 1 % Diferencia= experimental- teorica teorica*100 % % Diferencia=0.97 new- 0.30 new0.30 new*100 % % Diferencia=2.23% * Fuerza Prueba 2 % Diferencia= experimental- teorica teorica*100 % % Diferencia=0.84 new- 0.43 new0.43 new*100 % % Diferencia=0.95 % ¿Cuáles son los posibles motivos para alguna diferencia entre los valores experimentales y teóricos? Rta: La diferencia entre los valoresexperimentales y teóricos se debe a posibles errores presentados en el momento de la toma de datos, debido a que no soltamos el carro dinámico a tiempo y en el momento en que este colisiona algunos datos toman valores erróneos. 10. CONCLUSIONES * Aprendimos a través de la segunda ley de Newton que al establecer la relación entre la fuerza y la aceleración de un cuerpo en movimiento que estas son directamente proporcionales debido a que cuando aplicamos una fuerza mayor la aceleración también aumentara. * Al aplicar la fórmula de la segunda ley de Newton para comprobar si los resultados encontrados coincidían con los datos experimentales nos dimos cuenta de que existe una gran diferencia en el porcentaje debido a algunos errores cometidos a la hora de tomar los datos, los cuales mencionamos al responder las preguntas de la Guía experimental P11, en el cálculo de errores.

* Para facilitar nuestro trabajo a la hora de realizar las gráficas tomamos las cuatro tablas de aceleración en función del tiempo y las representamos en una sola gráfica e hicimos lo mismo con las tablas de fuerza....