Practica N°10 - Segunda Ley de Newton PDF

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La Segunda Ley de Newton establece la relación que existe entre las fuerzas que actúan sobre un objeto y la aceleración que este experimenta: “La aceleración que experimenta un objeto al someterse a una fuerza neta es propor- cional a dicha fuerza.”...

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UNIVERSIDAD DE LOS LLANOS Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales.

INFORME DE LABORATORIO FÍSICA I

SEGUNDA LEY DE NEWTON K. Suarez Herrera 1, D. Celis Carmona 2, S. Cansino Rincón 3, B. Álvarez Polo 4 Cód.: 117004536, Ing. Agroindustrial 2. Cód.: 117004508, Ing. Agroindustrial 3. Cód.: 117004507, Ing. Agroindustrial 4. Cód.: 117004503, Ing. Agroindustrial Facultad de Ciencias Agropecuarias y Recursos Naturales. Ingeniería Agroindustrial 1.

Resumen La Dinámica es la parte de la física que estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las fuerzas que lo provocan, en este contexto Isaac Newton menciona que el “movimiento es como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro” y establece las leyes que conocemos en la actualidad, ley de la inercia, ley fundamental de la dinámica y la ley de principio y reacción, donde cualquier movimiento se tiene que atener a ellas. Por lo que en la práctica de laboratorio se buscó comprender la relación de las leyes de newton en la vida cotidiana, usando un simulador donde se pueden aplicar las leyes con distintos, pesos, aceleración y fuerzas. Como resultado los investigadores logran recoger datos, aplicar ecuaciones correspondientes determinando la aceleración y la fuerza en cada punto. Para culminar los investigadores logran comprender cada una de las leyes de Newton y la aplicación que tienen en el mundo. Palabras clave: Leyes, movimiento, fuerza, aceleración, masa. 1. Introducción Las leyes de Newton o leyes de movimiento son tres diferentes principios que funcionan entre sí para describir el movimiento de cuerpos, basado en un sistema de fuerzas reales con velocidad constante. Tres principios donde se puede explicar gran parte de la mecánica clásica, donde se concretaron conceptos básicos de la física y el movimiento de cuerpos en el universo [1].

La primera ley o ley de la inercia, postula que > [2], es decir, la velocidad de un cuerpo solamente varía si hay una fuerza que actúe sobre él. Si la fuerza neta (Σ F) aplicada sobre un cuerpo es igual a cero, la aceleración del cuerpo, resultante de la división entre velocidad, también será igual a cero; como se muestra en la siguiente ecuación [3]:

Segunda Ley de Newton

Σ F = 0 ↔ dv/dt = 0 La segunda ley de Newton o ley fundamental de la dinámica, postula que [1], es decir, la fuerza ejercida sobre un cuerpo es directamente proporcional a la aceleración que este adquiere. Si la masa del cuerpo es constante se puede analizar en la siguiente ecuación [3]:

de PHET: Colorado” sobre los movimientos que implican en la Segunda Ley de Newton presentada por el docente encargado del Laboratorio de Física I, con el desarrollo de estos conocimientos se procedió a hacer la Práctica N°10 del laboratorio, en la cual se realizó el proceso que se explica a continuación; con la herramienta virtual presentada en el curso se realizó un análisis teórico profundo con una cierta cantidad de datos recolectados para el laboratorio.

Σ F= m*a Donde, F equivale a la fuerza neta, m a la masa en kilogramos y a la aceleración en m/s2. La tercera ley de Newton o mejor conocida como ley de principio y reacción, establece que siempre que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, este ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección, pero en sentido opuesto sobre el primero>> [3]. En aspectos físicos se torna más familiar cuando se menciona “para toda una acción se genera una reacción igual, pero en sentido opuesto” y su ecuación es:

Figura 1. (Exploración del simulador)

La metodología que se efectuó en la práctica fue sencilla, de mucha interacción y curiosidad con el F1-2 = -F2-1 simulador, primeramente, se aprendió sobre el Teniendo en cuenta la importancia de las leyes de funcionamiento de la herramienta virtual (figura Newton sobre el mundo de la física, se tuvo como 1), esto para desarrollar totalmente el laboratorio. punto de partida para la práctica de laboratorio, En control completo sobre el simulador se empezó donde daremos conocimiento en el presente el proceso, con la obtención de un diagrama de informe la aplicación de las tres leyes de la física cuerpo libre en el cual sobre el objeto en cuestión haciendo uso de un simulador, además del proceso se efectuaron 5 fuerzas (figura 2); posteriormente que se llevó a cabo aplicando las ecuaciones a cada sin el uso del coeficiente de fricción se tomaron los ejercicio. datos de la práctica, esto en objetos con masa 2. Sección experimental La ejecución de la práctica se llevó a cabo con la explicación teórica y la herramienta virtual “Fuerzas y Movimiento: Segunda Ley de Newton

diferente en movimiento con distintas fuerzas aplicadas (figura 3).

Segunda Ley de Newton

3. Resultados y análisis Tabla 1. Dtos de los objetos expuestos a diferentes fuerzas (N).

Objeto Perro Figura 2. (Experimentación del choque de un objeto contra una barrera)

Fuerza Aplicada 25 N 63 N

Masa

Aceleración

25.0 Kg

1.0 m/s^2 2.5 m/s^2

75 N 70 N

Cajón Libro de Texto Refrigerador Cabina de Archivo

110 N 750 N

3.0 m/s^2 0.2 m/s^2 300.0 Kg

10 N 25 N 45 N 350 N 700 N

1.0 m/s^2 10.0 Kg

400.0 Kg

1000 N 150 N 300 N 500 N

0.4 m/s^2 2.5 m/s^2 2.5 m/s^2 4.5 m/s^2 0.9 m/s^2 1.8 m/s^2 2.5 m/s^2 0.8 m/s^2

200.0 Kg

1.5 m/s^2 2.5 m/s^2

Figura 3. (Toma de Datos sobre la Segunda ley de Newton)

Primeramente, se obtuvo el diagrama de cuerpo Para la obtención de datos más precisos y el libre con 5 fuerzas aplicadas sobre el objeto, las entendimiento total de estos se seleccionaron los cuales eran la fuerza normal (n) hacia arriba, la diversos gráficos que describen el movimiento fuerza de gravedad (g) hacia abajo, la fuerza de aceleración (Fa) hacia la derecha, la fuerza de completo de cada objeto. fricción (f) en sentido contrario a la “Fa” y la fuerza Luego se diseñó un método sistemático (un de choque contra la barrera (Fbarrera) en mismo laboratorio) para determinar cómo se relacionan la sentido a “f”. fuerza, la masa y el movimiento. Basado en los datos y observaciones, se creó una ecuación que Como podemos observar en el gráfico, a cada relaciona la masa, la fuerza y el movimiento, para objeto se le asignó una sola masa considerable y finalmente usar el simulador para probar la constante en todo momento, y se le aplicaron tres ecuación. escalas de fuerza a cada elemento de menor a mayor escala, de esta forma se pudo observar que a medida que la fuerza iba aumentando, de igual forma lo hacía su aceleración, como nos indica la

Segunda Ley de Newton

ley fundamental de la dinámica, segunda ley de debe a una fuerza que genera una aceleración que es constante. La fuerza (p) es directamente Newton. proporcional a la aceleración (a) por ende a mayor Tomando como referencia el libro de texto, con “p”, mayor “a”, pero si se aumenta la masa (m) una fuerza de 10 N, logró una aceleración de 1.0 disminuye la aceleración teniendo una relación m/s^2, con una fuerza de 25 N, logró una inversamente proporcional entre “a” y “m”. aceleración de 2.5 m/s^2, y con una fuerza de 45 N, logró una aceleración de 4.5 m/s^2, mostrando 5. Referencias. así la segunda ley de Newton y respaldando [1][2] A. A, (2013), “Leyes de Newton”, Página web nuestro argumento. Significados, consultado el 14/08/2021, En el simulador también pudimos apreciar la ley de recuperado de: inercia al ver salir un objeto de su reposo al haberse https://www.significados.com/leyes-deaplicado una fuerza considerable sobre este. newton/ Por último, en la figura dos y tres pudimos observar de manera gráfica la tercera ley de Newton, en la que, al aplicar una fuerza en una dirección, se manifiesta una totalmente igual en sentido contrario. Gracias al diagrama de cuerpo libre en el cual se dibuja las fuerzas que influyen el objeto y al analizar la fórmula de la segunda ley de newton ΣF=m*a nos podemos dar cuenta que esta relaciona el movimiento y la dirección de objeto dependiendo de la fuerza que se aplique ya que pasa de estar estático a un movimiento cinético que al no tener fricción va a continuar su trayectoria infinitamente y la única manera de detener dicho cuerpo es generando una fuerza en dirección contraria que interfiera con la aceleración disminuyendo su velocidad. 4. Conclusión Los objetos pueden estar en el plano en dos estados, estático y cinético; el último se genera por un cambio en su momento lineal ya que este comienza a ser diferente de 0, podemos ver en la tabla de resultados (tabla 1), que dicho cambio se

[3]

A. A (2019), “Leyes de Newton”, Enciclopedia de Ejemplos, consultado el 14/08/2021, recuperado de: https://www.ejemplos.co/leyes-de-newton/...