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Universidad Nacional Experimental Del Táchira Departamento De Matemáticas Y Física Coordinación De Física I Asignatura: Laboratorio De Física I Código: 0842204l

PRÁCTICA N°6: APLICACIÓN DE LAS LEYES DE NEWTON.

Autores: Chacón Mora María C.I:25.166.132 Contreras Molina Rebeca C.I: 24.149.016 Hernández Anselmi José C.I: 21.002.950

San Cristóbal, 22 de Julio de 2015.

INTRODUCCIÓN En la siguiente práctica se conocerá las aplicaciones de las Leyes de Newton, con conceptos básicos y experimentos que darán vida a las mismas. El físico Isaac Newton formulo, a mediados del siglo 21, los principios que rigen los fenómenos físicos a nivel de la física clásica, es decir, para aquellos fenómenos que conforman nuestro mundo. Estos principios denominados las tres leyes de Newton no son de validez universal pero permiten explicar y predecir un sinnúmero de fenómenos naturales, a la vez, estas leyes encuentran aplicación práctica en amplios campos de las ciencias naturales y la técnica. Dentro de los objetivos principales de la práctica es obtener el coeficiente de roce estático y cinético entre dos superficies. Teniendo en cuenta que La fuerza de roce es una fuerza de resistencia al movimiento relativo de dos cuerpos en contacto. Un sólido que reposa sobre una superficie plana y horizontal está sometido a una reacción normal a la superficie que equilibra su fuerza peso; al aplicarle una fuerza horizontal creciente en intensidad, el cuerpo está en reposo pues tal fuerza queda equilibrada por una reacción tangencial del plano sobre el cuerpo; aumentando la intensidad de dicha fuerza, llega un instante en que el sólido empieza a deslizarse sobre la superficie: la resistencia de la superficie en este momento es proporcional a la reacción normal siendo µe el coeficiente de proporcionalidad, también llamado, coeficiente de rozamiento estático. Por analogía la fuerza de resistencia en este punto también lleva el nombre de fuerza de rozamiento estática. Si se supone que el movimiento ya está iniciado, se tiene que el rozamiento es también proporcional a la fuerza normal, pero el coeficiente de proporcionalidad µd, en este caso de rozamiento dinámico, es menor que el estático. Por tanto el rozamiento en el instante en que se inicia el

movimiento es mayor que el valor que alcanza una vez que el movimiento está establecido. Con los experimentos que se realizaran a continuación de manera explícita se dará conocimiento a este tipo de fuerza. OBJETIVO: “Obtener el coeficiente de roce estático y roce cinético entre dos superficies”

MARCO TEÓRICO Diagrama de cuerpo libre Se llama diagrama de cuerpo libre a la representación gráfica de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo, indicando su dirección y sentido.

Cantidad de movimiento Define cuánto movimiento posee un cuerpo que se está trasladando. p m v kgm s 

Primera Ley de Newton “Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante nula, entonces se conserva su cantidad de movimiento”.

Si  F  0 entonces p ctte

Segunda Ley de Newton Si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante diferente de cero, entonces su cantidad de movimiento cambiará de acuerdo a la siguiente expresión: 

dp F  dt

Si se considera la masa constante: 

F 



d mv

dt  d v   F m dt



 







 F  ma

Tercera Ley de Newton “Si dos cuerpos interaccionan, la fuerza del cuerpo 1 sobre el cuerpo 2 es igual a la fuerza del cuerpo 2

sobre el cuerpo 1”.

Fuerza de roce Cuando un cuerpo está en movimiento sobre una superficie áspera, o cuando un objeto se mueve a través de un medio viscoso, como el aire o el agua, existe una resistencia al movimiento debido a la interacción del objeto con el medio que lo rodea.

La dirección de la fuerza de roce entre el bloque y la superficie rugosa es opuesta a la dirección de la fuerza aplicada F. porque ambas superficies son rugosas, el contacto se hace en unos pocos puntos, como se muestra en la figura “maximizada”. (a) La magnitud de la fuerza de roce estática es igual a la magnitud de la fuerza aplicada. (b) Cuando la magnitud de la fuerza aplicada excede la magnitud de la fuerza de roce cinética, el bloque acelera hacia la derecha. (c) Un gráfico de fuerza de roce versus fuerza aplicada. Note que

f s,máx  f k

.

EXPERIMENTO: “Obtener el coeficiente de roce cinético en una superficie inclinada”. 

Equipos y Material utilizado: -Escuadras - Calculadora -Colores -Cronometro -Tacos de madera -Tabla de formica -Metro



Procedimiento experimental: Se reúnen todos los instrumentos, posteriormente se procede a tomar el taco y elevar la tabla de formica a una altura y un Angulo que permita que el mismo se deslice por la tabla a una velocidad aproximadamente constante.



Datos y registros: los datos y magnitudes obtenidas fueron las siguientes

-

Haciendo uso del Metro se obtiene el largo de la tabla de formica (1,04 m)

-

Obtención dela altura de la tabla por medio de una escuadra. (33,5 cm)

-

Registro de 6 tiempos para hallar un tiempo promedio de desplazamiento del taco.

T1

T2

T3

T4

T5

T6

Tiempo Promedio

1,16 s

1,23 s

1,66 s

1,36 1,71s

1,45s

1,42s.

s

ANÁLISIS DE RESULTADOS: Partiendo del diagrama de cuerpo libre e igualación de fuerzas obtenemos la ecuación: μc = tgΘ - a / g.CosΘ Dónde: μc: coeficiente de roce. a : aceleración.

g: fuerza de gravedad. Θ: ángulo entre la tabla de formica y el eje X. Hallamos previamente la aceleración de la formula X= X0 + V0.t + (a. t^2)/2 Dónde: X: posición final. X0: posición inicial. V0: velocidad inicial. a: aceleración. t: tiempo Sabiendo que parte del reposo, al despejar la aceleración obtenemos la ecuación: a = 2.x / t^2, sustituimos los valores de x y t con los datos tomados previamente, X = 1,04m y t = 1,42s; obteniendo a = 1.03 m/s. Posteriormente hallamos el ángulo Θ

Donde: Hipotenusa = 1,04m (longitud de la tabla de formica). Opuesto = 33.5cm (altura a la que fue elevada la tabla de formica). De la ecuación: Sen Θ = Opuesto / Hipotenusa, despejamos Θ obteniendo la formula Θ=sen^-1(opuesto / Hipotenusa), al sustituir y efectuar las operaciones obtenemos Θ = 18,79. Teniendo el valor de Θ y el valor de a, procedemos a sustituirlos en la ecuación μc = tgΘ - a / g.CosΘ, obteniendo: μc = 0,34.

CONCLUSIÓN Podemos ver la importancia y entender más a fondo sobre lo que es la fuerza de roce, desempeñando una función en nuestras vidas, entendiéndolo como la fuerza que se genera al haber contacto entre dos superficies ya sea en una superficie plana o inclinada, entendiendo que para todos los casos se cumple el rozamiento, incluso bajo superficies viscosas, a no ser de que una de las superficies sea completamente lisa,

haciendo que no se genere este contacto. Mediante este laboratorio y la aplicación de las fórmulas pertinentes se pudo hallar el valor del coeficiente de roce resultando un valor un número entre 0 y 1 ratificando que se emplearon de manera correcta las ecuaciones. Entendimos lo cuidadoso que hay que ser a la hora de tomar el tiempo, recomendamos que la persona encargada de tomar el tiempo no sea la misma encargada de liberar el cubo de madera, y también pudimos entender este “fenómeno” y tener una aproximación verdadera de la fuerza que se genera.

Bibliografía Guía sobre leyes de Newton, suministrada por el Prof. Franklin Buitrago....