FÃ-sica II Laboratorio 04 Segunda Ley de Newton

7/30/2019 F-sica II Laboratorio 04 Segunda Ley de Newton

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INFORME N 04 SEGUNDA LEYDE NEWTON

INTRODUCCION

En el presente informe hablaremos sobre la Segunda Ley deNewton, o Ley de Fuerzas.

Es casi lgico saber que para que un cuerpo no se mueva como

es deb ido, es necesario apl ica rle fuerzas que mejoren la

aceleracin, y as la velocidad, o tal vez fuerzas que hagan el

movimiento ms lento , d isminuyendo la aceleracin y la

velocidad. Pues, son estas fuerzas que actan en un movimiento

de las que se habla en la Segunda Ley de Newton. Adems, en

nuestro planeta es casi imposible pensar que exi ste un

movimiento que no est sujeto a fuerzas que lo modif iquen. A

pesar que la aceleracin no exista, siempre hay fuerzas, como

por ejemplo la reaccin del aire, el rozamiento, etc. Quizs en el

espacio o en e l vac o no existan fuerzas que se opongan a l

movimiento.

Bueno, este trabajo habla sobre este punto de la Fsica tan

importante, y el cual fue trabajado en el laboratorio.

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OBJETIVOS

Verif icar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo

no es nula, este se mueve con un movimiento acelerado.

Comprobar que la acelerac in para un fuerza dada,

depende de una propiedad del cuerpo llamada masa.

Verificar que la aceleracin de un cuerpo bajo la accin de

una fuerza neta constante, es inversamente proporcional asu masa.

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FUNDAMENTOS TEORICOS

Dentro de las tres, la Segunda Ley de Newton relaciona las fuerzas

actuantes y la aceleracin, o variacin de la cantidad de movimiento o

momento lineal.

LA FUERZA QUE ACTA SOBRE UN CUERPO ES DIRECTAMENTEPROPORCIONALALPRODUCTODESUMASAYSUACELERACIN

En el Sistema Internacional de unidades (conocido tambin como SI),

la aceleracin a se mide en metros por segundo cuadrado, la masa

m se mide en ki logramos, y la fuerza F en newtons. Un newton se

define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg

una aceleracin de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es

aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos.

Un objeto con ms masa requerir una fuerza mayor para una

aceleracin dada que uno con menos masa. Lo asombroso es que la

masa, que mide la inercia de un objeto (su res istencia a cambiar la

velocidad), tambin mide la atraccin gravitacional que ejerce sobre

otros objetos. Resulta sorprendente, y tiene consecuencias profundas,

que l a p rop ieda d i ne rc ia l y l a p ro piedad g ra vi ta ci onal e stn

determinadas por una misma cosa. Este fenmeno supone que es

impos ib le d is tingui r s i un punto determinado est en un campo

gravitatorio o en un sistema de referencia acelerado. Einstein hizo de

esto una de l as p iedras a ngulares de s u t eo r a general de l a

relatividad, que es la teora de la gravitacin actualmente aceptada.

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MATERIALES

1. MATERIALES Y EQUIPOS DE TRABAJO:

4

Varillas(3)

Polea

REGLA


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PROCEDIMEINTO

En el exper imento real izaremos e l mov imiento acelerado

uniforme, pero mediante la aplicacin de fuerzas externas que

incrementen o entorpezcan el movimiento.

Conectamos el sensor al computador, e ingresamos al programa

DataStudio. Configuramos a 50 Hz, y seleccionamos la graf ica

velocidad aceleracin vs tiempo que es la que vamos a

utilizar

Arrastramos Grfico 1 aceleracin vs tiempo , y armamos el

montaje, en el cual ataremos un extremo de l a cuerda al mvil, y

el otro a la porta-pesas. Colocamos esta cuerda en la polea que

tiene el sensor rotacional.

Colocamos el sensor rotacional al nivel del mvil, con cuidado de

que su polea no haga contacto con alguna otra cosa. Soltamos el

mvil y este avanzar ya que t iene una masa colgada al otroextremo de la cuerda. Debemos Iniciar el exper imento en el

DataStudio justo al soltar el mvil , y lo detenemos cuando el

mvil impacte contra el soporte.

Las dos partes del exper imento son idnt icas , con todos

obtendremos las mismas magnitudes y realizaremos los mismos

pasos ya mencionados. Las d iferencias entre ambos ya las

iremos dando a conocer.

En el primer exper imento, realizaremos lo ya dicho hasta e l

momento, y para cada tabla variaremos la masa en el porta-

pesas (m).

Hallamos la aceleracin terica usando la frmula:

gMm

ma

+= , donde a: Aceleracin; m: Masa en el porta-pesas ;

M: Masa del mvil ; y g: Aceleracin de la Gravedad .

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Luego e l valor terico de la Fuerza con aMF .= , donde F:

Fuerza; a: Aceleracin ; M: Masa del mvil .

1er caso: con la masa 30gr

Masadel

Mvil(kg)

0,2535 1 2 3 4 5 Promedio Total

AceleracinPromedio (m/s2)

1.57 1.59 1.60 1.58 1.52 1.57

FuerzaPromedio (N)

0.522 0.52 0.53 0.526 0.5 0.52

AnlisisValor

TericoValor

ExperimentalError

PorcentualFuerza (N) 1.30 0.52 33.07%

Aceleracin (m/s2

) 2.34 1.57 32.82

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2d o caso: con masa de 60 gr

MasadelMvil(kg)

0,253 1 2 3 4 5Promedio Total

AceleracinPromedio (m/s2) 1.36 1.54 1.34 1.28 1.27 1.35

FuerzaPromedio (N) 0.42 0.47 0.41 0.4 0.30 0.41

AnlisisValor

TericoValor

ExperimentalError

PorcentualFuerza (N) 0.58 0.41 29.3%

Aceleracin (m/s2) 1,87 1.35 27.8%

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3er caso: masa con 90gr

Masadel

Mvil

(kg)



1.9 1.66 2.o3 1.95 1.86 1.88

FuerzaPromedio (N)

0.6 0.56 0.69 0.66 0.63 0.62

Anlisis ValorTerico

ValorExperimental

ErrorPorcentual

Fuerza (N) 0.88 0.62 29.5%Aceleracin (m/s2) 2.56 1.88 26.86%

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Como se aprecia en las grficas, en cada una el

valor del tiempo va disminuyendo. Esto se debe a

algo muy lgico. Si la masa en el porta-pesas se

incrementa y la del mvil permanece constante,

entonces este recorrer el trayecto en un menor

tiempo. Esta es una prueba fidedigna de que la

grfica arroja valores reales, y la forma que posee


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En el segundo experimento, variaremos la masa del

mvil (M) , y mantendremos la del por ta -pesas de manera

constante.

Realizamos los mismos pasos ya mencionados, usando las

frmulas ya mencionadas: gMm

ma

+= y aMF .= , usaremos

como masa del porta-pesas 55,5 g = 0,0555 kg (5,5 g del propio

porta-pesas, y con una pesa l e ag regamos 50 g ms), y

realizamos nuevamente las tablas obteniendo valores

experimentales:

1er caso: Masa del mvil 253,5 g + Pesa de 100 g = 353,5 g 0,353 kg

Masadel

Mvil(kg)



1.73 1.73 1.76 1.79 1.84 1.77

FuerzaPromedio (N)

0.61 0.61 0.62 0.63 0.64 0.622

AnlisisValor

TericoValor

ExperimentalError

Porcentual

Fuerza (N) 0.48 0.622 29.16

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Aceleracin (m/s2) 1,21 1.77 46.28

2d o caso: Masa del mvil 253 g + Pesa de 300 g = 503,5 g 0,553 kg

Masadel

Mvil(kg)

0,553 1 2 3 4 5 Promedio Total

AceleracinPromedio (m/s2) 1,85 1.13 0.58 1.24 1.18 1.196

FuerzaPromedio (N) 0,55 0.339 0.17 0.37 0.35 0.35

AnlisisValor

TericoValor

ExperimentalError

PorcentualFuerza (N) 1.467 0.35 76.4 %

Aceleracin (m/s2) 2.08 1.196 42.78 %

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1. Proponga tres fuerzas localizadas en modeloexperimental, cuyos efectos se han despreciado confines de simplificar los clculos

La fuerza de f ri cc in que hay la carpeta dondeestbamos haciendo el experimento La resistencia del aire al momento de que el mvil comienza a

acelerar. Las tensiones que se hacan con los hilos.

2. Evaluar los erros porcentuales en la tabla 1,2 y 3.Proponga una justificacin sobre porque difiere elvalor de la fuerza experimental respecto a la fuerzaterica.

Porque en cada tablas se pone diferentes masas en las

porta pesas y hace que el erro se diferencien entre ellas.Tambin seria porque afecta el espacio que va a recorrer elmvil.

3. Suponiendo que el error porcentual se debe exclusivamente afuerzas de friccin, calcule un valor de una fuerza equivalentey su coeficiente de friccin para cada caso. Asuma los valoresconocidos del modelo experimental.

Para la tabla 4.1.1 (Con la masa de 30 gr.)F = 1.3Nm= 0.253 kg

a = 5.13m/

W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/

W = 2,47 N

F = WxSen

1.3 = 2,47xSen

= 31.7

tg=u=0.61

Para la tabla 4.1.2 (Con la masa de 60 gr.)

F = 0,58 Nm= 0.253 kg

a = 32,9 m/

W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/

W = 2, 47 N

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F = WxSen

0,58= 2,47xSen

= 13, 5

tg=u=0.24

Para la tabla 4.1.3 (Con la masa de 90 gr.)

F = 0.88 Nm= 0.253 kg

a = 3.4 m/

W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/

W = 2, 47 N

F = WxSen

0.88= 2,47xSen

= 20.8

tg=u=0.38

4. Segn el modelo, se agrega sucesivamente masas al

mvil Cmo afecta a la aceleracin del s istema?

Qu tipo de proporcionalidad existe entre la masa y

la aceleracin?

Cuando se le agrega masa a l mvi l hace que el moviel

afecte su ace le rac in osea desacelera mientras va

avanzando. Mientras mas masa tenga el carro menos va ser

su aceleracin; por lo tanto, es IP.

5. Segn los datos obtenidos Cul es la d iferenc ia

entre la aceleracin terica y la aceleracin

porcentual?

En todos las tablas la aceleracin de ellas dif ieren casi la

mitad entre las aceleraciones eso es porque las en casa

experiencia ponemos mas peso en el carrito y haces que su

aceleracin vari.

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6. Con los datos del montaje, realice un D.L.C para cada casosuponiendo la presencia de una fuerza de friccin. Es estarelevante?

(D.C.L)

7.

RESULTADOS OBTENIDOS

Hallamos los valores pedidos de aceleracin y fuerzas, de

modo terico y experimental.

Se hallaron los mrgenes de error, los cuales resultaron

tener valores muy altos.

Las grficas resultaron tal como se esperaban, en lo que a

forma y valores arrojados se refiere.

OBSERVACIONES

Se debe t ra tar que e l mvi l impacte con la base del

soporte, ya que comprobamos que si lo detenemos antes

del impacto, los resultados salen ligeramente distantes al

ter ico, lo cual no ocurre cuando el mvi l s impacta la

base.

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F a

w


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No debemos colocar la polea del sensor rotacional de modo

que haga contacto con la mesa, debe mantenerse en el

aire, sino su movimiento sera impedido, y no podramos

obtener grficas.

Se observo que la f ricc in juega un rol importante en

nuestro experimento, ya que es un fuerza que se opone al

cambio de posicin de un cuerpo.

CONCLUSIONES

Se logr demostrar que fuerzas externas al movimiento

alteran el normal proceso del mismo.

En segunda experiencia 4.2 se ve que la fuerza que jala al

carro permanece constante, los que varia es la masa del

objeto es asi que la aceleracin es IP a la masa.

Se comprobaron las frmulas en las cuales se relacionaba a

estas fuerzas externas con el movimiento en s.

Se comprob la efic iencia del sensor, as como la gran

versatilidad del programa Data Studio que dio un margen

de error de fuerza 33.07% y de la aceleracin 32.82%.

Pudimos comprobar que la fuerza resultante no es cero o

nula, sino el cuerpo se mueve movimiento acelerado en la

4.1 la aceleracin es V teorico=2.34 m/S 2

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BIBLIOGRAFIA

- www.wik ipedia.com

- Microsoft Enciclopedia Encarta 2008.

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