INFORME DE LABORATORIO

“LEYES DE NEWTON: LEY DE INERCIA”

POR:

DANIELA CÉSPEDES GIRALDO

VIVIANA GALLEGO HENAO

VALENTINA OSORIO

A:

PAULO ANDRES PARRA

MATERIA:

FÍSICA MECÁNICA Y TERMODINÁMICA

INGENIERÍA AMBIENTAL

SEMESTRE III

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES

MANIZALES, CALDAS

OCTUBRE DE 2013

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Realizar un laboratorio físico acerca de la primera ley de Newton con el fin de entender de forma eficiente lo visto teóricamente en clase.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Verificar la ley de la inercia o primera ley de Newton. Entender de manera sencilla, en qué consiste la primera ley de Newton,

que está basada en los cuerpos, sus movimientos y la inercia que hay en ellos y que los hace actuar de cierta manera.

Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración.

INTRODUCCIÓN

Se realiza un experimento de manera simple y fácil que mostrara a que es lo que

se refiere la primera ley de newton o ley de la inercia y de paso dejar claro el

concepto de inercia para que el experimento sea más sencillo. Esta indica que si

un cuerpo dado no está sujeto a la acción de fuerzas, mantendrá

sin cambio su velocidad (en magnitud y dirección). Esta propuesta se le debe

originalmente a Galileo, pero Newton la adoptó como la primera de sus leyes para

describir el movimiento de cuerpos.

A primera vista, esta ley parece ser menos compleja que las otras dos, pues

carece de una expresión matemática y para colmo parece una secuela de su

segunda ley (F = m a), pues la aceleración de un objeto es nula (o sea, su

velocidad es constante) cuando no hay fuerzas actuando sobre él. El sentido

original de la primera ley de Newton (conocida como Ley de la inercia), es que no

se requieren fuerzas para mantener sin variación el movimiento de los cuerpos,

sino solamente para cambiar la magnitud o la dirección de su velocidad. En otras

palabras, no es necesario que haya una fuerza para que un cuerpo se encuentre

en movimiento, sino únicamente para que cambie el estado del movimiento en sí.

Este enunciado resultó fundamental cuando Galileo y Newton lo propusieron, pues

según la percepción antigua y contradictoria a este principio, sustentada sobre

todo un famoso libro de Aristóteles titulado precisamente Física, se requiere un

"agente activo", o sea una fuerza, para mantener en movimiento un cuerpo, pues

su "estado natural" es el de reposo.

MARCO TEÓRICO

Isaac Newton

Fue un físico, filósofo, teólogo, inventor, alquimista y matemático inglés, autor de los Philosophiae naturalis prinipia mathematica, más conocidos como los principia, donde describió la ley de la gravitación universal y estableció las bases de la mecánica clásica mediante la leyes que llevan su nombre.

Entre sus otros descubrimientos científicos destacan los trabajos sobre la naturaleza de la luz y la óptica (que se presentan principalmente en su obra Opticks) y el desarrollo del cálculo. Newton fue el primero en demostrar que las leyes que gobiernan el movimiento en la Tierra y las que gobiernan el movimiento de los cuerpos celestes son las mismas. Es, a menudo, calificado como el científico más grande de todos los tiempos, y su obra como la culminación de la revolución científica. El matemático Joseph Louis Lagrange (1736-1813), dijo que "Newton fue el más grande genio que ha existido y también el más afortunado dado que sólo se puede encontrar una vez un sistema que rija el mundo."

Primera Ley de Newton: Ley de la Inercia

Una de las herramientas fundamentales para comprender nuestro entorno son las leyes de Newton. Estas permitieron dar un paso fundamental en el campo de la Física, explicando las causas del movimiento. La ley enuncia: Todo cuerpo permanecerá en reposo o con un movimiento rectilíneo uniforme a no ser que una fuerza actúe sobre él.

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza neta sobre él. Newton toma en cuenta, sí, que los cuerpos en movimie nto están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva.

Por ejemplo, los proyectiles continúan en su movimiento mientras no sean retardados por la resistencia del aire e impulsados hacia abajo por la fuerza de gravedad.

La situación es similar a la de una piedra que gira amarrada al extremo de una cuerda y que sujetamos de su otro extremo. Si la cuerda se corta, cesa de ejercerse la fuerza centrípeta y la piedra vuela alejándose en una línea recta

tangencial a la circunferencia que describía (Tangente: es una recta que toca a una curva sin cortarla).

Los cuerpos tienden a mantener su estado

Newton no fue el primero en intuir que los cuerpos tendían a mantener su estado si no actúa el entorno, y encontramos precedentes en Leonardo, Galileo, Descartes o Hooke. Si impulsamos un trineo, ¿cuánto tiempo se moverá antes de detenerse? Parece evidente que depende de la superficie sobre la que se mueva. Si la superficie es más lisa, tardará más en detenerse, mientras que si la superficie es más rugosa, tardará menos. Así pues, si se mueve sobre hielo, tardará muchísimo más en detenerse que si rueda sobre gravilla. Imaginad que conseguimos una superficie más lisa que el hielo, de modo que casi eliminemos el rozamiento. ¿Se detendrá entonces en algún momento? Todo parece indicar que sí, pero ¿cuál es la causa? El aire. 

Cuando vamos en una motocicleta a gran velocidad notamos como el aire nos frena, es por eso que para alcanzar mayores velocidades es conveniente agacharse para adoptar una postura más "aerodinámica". De esa manera reducimos el efecto del rozamiento con el aire. Imaginad ahora que lo eliminamos. Ya no habría nada que nos frenase.

¿Qué es la inercia?

Una muestra de la primera ley de Newton es la "inercia" de un cuerpo. Esta inercia da una idea de la dificultad que tiene un cuerpo para cambiar ese estado de reposo o movimiento, y está relacionada con la masa de un cuerpo. Imaginad que tenemos un elefante montado en un monopatín a una velocidad de 20 km/h. Intentad pararlo. Difícil, ¿cierto? El elefante quiere seguir adelante y pobre al que se ponga en su camino. Hay mucha inercia. 

PREINFORME:

1. ¿Encuentra alguna diferencia entre masa y peso? Si _X_No___. Si la respuesta es afirmativa enuncie la diferencia y si es negativa defina con sus propias palabras el significado de masa y peso.

La masa es la cantidad de materia que tiene un cuerpo, mientras que el peso es la fuerza con la que dicho cuerpo es atraído por la gravedad, además la masa es una magnitud escalar, mientras que el peso es una magnitud vectorial. Peso (W)= masa*gravedad.

2. ¿Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o la resultante de las fuerzas que actúan es cero que ocurre en el sistema? ¿A qué ley de Newton se está haciendo referencia?

En el sistema ocurre que el cuerpo está en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme porque Todo cuerpo en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme tiende a mantener su estado, siempre y cuando sobre él no actúe una fuerza externa.

Hace referencia a la ley 1 de Newton “Ley de la Inercia”

3. Si se aplica una fuerza sobre un cuerpo en reposo y después esa misma fuerza se ejerce sobre otro cuerpo en reposo, el cual contiene una mayor masa.

¿Cuál crees que se mueve con mayor facilidad y por qué?

Se mueve con mayor facilidad el de menor masa ya que presenta menos oposición o resistencia al movimiento.

Por ejemplo si se tiene una hoja de papel de 0,5 g y una roca enorme de 10 kg y a ambos se les imprime la misma fuerza por separado, se mueve más fácilmente la hoja de papel.

¿Cuál adquiere una mayor aceleración, explique?

Se acelera más el que posee menos masa, porque se moverá en un tiempo más corto que el que tiene una masa mayor. Entre dos cuerpos a los que se les aplica una misma fuerza se acelerará más aquél que posea menos masa (presenta una oposición menor a cambiar su estado de movimiento).

4. Si la inercia es la oposición que un cuerpo presenta para cambiar su estado de reposo o movimiento. ¿Cree usted que la masa puede tomarse como una medida de esa oposición? Explique.

Si, la masa puede tomarse como una medida de esa oposición porque La masa es un término que se utiliza para cuantificar la inercia. Así entre dos cuerpos a los que se les aplica una misma fuerza se acelerará más aquél que posea menos masa (presenta una oposición menor a cambiar su estado de movimiento). Si se tiene un cuerpo con velocidad cero (reposo) y se le aplica una fuerza para que tenga movimiento, la inercia ira en contra de esta fuerza.

Si tienes un cuerpo con una velocidad por decir de 1 m/seg y se quiere aumentar su velocidad a 2 m/seg se tiene que aplicar una fuerza y la inercia ira en contra de esta fuerza.

Un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él. La inercia mecánica depende de la cantidad de masa, Obviamente cuanto más masa tenga un cuerpo tanta más fuerza de inercia tendrá, y cuanto mayor sea la aceleración que queramos imprimirle mayor será su inercia, esta fuerza a vencer, la inercia, tendrá que ser compensada con la fuerza aplicada al cuerpo, que será la causa de su aceleración

Si se tiene un cuerpo en movimiento y lo quieres llevar al reposo, se tiene que aplicar una fuerza de des aceleración y la inercia también ira en contra de esta fuerza.

5. Qué tipo de relación existe entre la aceleración que adquiere un cuerpo y su masa. Explique.

La relación que existe es que se crea una fuerza. La aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se le aplica siendo la constante de proporcionalidad una magnitud denominada masa del cuerpo.

6. Qué tipo de relación existe entre la aceleración que adquiere un cuerpo y la fuerza que se le aplica. Explique.

La relación que existe entre la aceleración que adquiere un cuerpo y la fuerza que se le aplica es que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración ya que

si la fuerza aumenta o disminuye la aceleración aumenta o disminuye y la segunda ley de newton dice:

1. La Fuerza es directamente proporcional a la masa.2. la Fuerza es directamente proporcional a la aceleración F=m.a

Si mantenemos la masa constante Se tiene que si se aumenta la fuerza ejercida, la aceleración también aumenta por lo tanto la fuerza y la aceleración son directamente proporcionales

7. Defina con sus propias palabras las 3 leyes de Newton.

La primera ley de newton o ley de la inercia dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero).

La segunda ley de newton o principio fundamental de la dinámica nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo. F = m. a

La tercera ley de newton o principio de acción y reacción dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.

PRIMERA LEY NEWTON O LEY DE INERCIA

MATERIALES:

Juego de pesas.Dinamómetro.Cinta métrica.Carro.Plano inclinado.Bloque de rozamiento.

PROCEDIMIENTO 1:

Ate el carro al dinamómetro y anote la fuerza que debe ejercerse sobre el carro para comenzar a moverlo (equivale a la máxima fuerza que puede ejercer sobre el carro sin moverlo). Repita ese procedimiento varias veces, agregando masa sobre el carro en cada ocasión.

Los datos observados anteriormente registrarlos en la siguiente tabla:

A= F/m= (kg*m/s2)/kg = kg*m/kg*s2 = m/s2

MASA (Kg) 0,35 0,4 0,45 0,55 0,6

FUERZA (N) 0,6 0,65 0,7 1,15 1,2

ACELERACIÓN (m/seg2)

1,71 1,625 1,55 2,09 2

Compare las magnitudes de las fuerzas ejercidas.

1. ¿En cuál es mayor la oposición que presenta el carro al ser desplazado?

Cuando presentaba mayor masa sobre él porque debía aplicarse una fuerza mayor.

2. ¿Cómo está relacionada la inercia de un cuerpo con su masa?

Inercia es la propiedad de la masa que hace que esta tienda a conservar su estado de reposo o de movimiento constante.

La inercia es directamente proporcional a la masa.

3. Compare las razones fuerza-masa en los diferentes casos, e indique si son iguales de acuerdo con el criterio de igualdad de medidas en el laboratorio. Obtenga conclusiones.

No son iguales, pero son directamente proporcionales, a mayor masa ubicada sobre el carro mayor fuerza debía aplicarse.

Este procedimiento nos permitió conocer de una mejor forma lo visto en clase acerca de la fuerza que se le debe aplicar a un objeto y relacionarlo con la ley de la inercia.

PROCEDIMIENTO 2:

Apoye un extremo del plano sobre el bloque de rozamiento y deje el otro en el piso, de tal suerte que el carro pueda continuar su movimiento al terminar de recorrer la inclinación. Libere el carro desde la parte superior del plano y permítale continuar hasta que se detenga. Mida la distancia recorrida sobre la superficie horizontal. Repita este procedimiento varias veces, liberando el carro desde la misma altura, pero agregando masa sobre él en cada ocasión.

H: 19 cm m: 0 kg Distancia recorrida: 25 mH: 19 cm m: 0,1 kg Distancia recorrida: 47 cmH: 19 cm m: 0,2 kg Distancia recorrida: 63 cmH: 19 cm m: 0,3 kg Distancia recorrida: 85 cmH: 19 cm m: 0,4 kg Distancia recorrida: 93 cm

1. ¿En qué caso avanza más el carro?

El carro avanza más en el caso donde hay mayor cantidad de masa sobre él (0,4kg).

2. ¿Cuándo tiene más inercia?

Cuando el carro no posee masa sobre él.

3. ¿Por qué se detiene el carro si la ley de inercia dice que todo cuerpo tiende a seguir en su estado de movimiento rectilíneo uniforme si no actúa ninguna fuerza sobre él?

Porque estaba actuando la inclinación del plano, la masa sobre él y la fuerza de gravedad que generalmente se desprecia.

Cuando el carro iba sobre el plano por la gravedad y al tener masa sobre este el carro toma entonces aceleración y avanza hasta donde el impulso lo lleve, cuando el impulso que llevaba por el plano termina entonces se detiene.

PROCEDIMIENTO 3:

1. Coloque una hoja de papel en el borde de una mesa y sobre ella un objeto pesado Hale el papel, rápida y decididamente. ¿Por qué no cae la pesa?

El objeto pesado no se cae porque la hoja tenia gran velocidad, se desprecia su masa, no importa si sea de mucha o poca masa desde que la hoja se hale rápidamente de tal forma que se genera menor fricción.

2. Repita el paso anterior, utilizando un objeto liviano ¿Qué observa?

Se observa que el objeto no se mueve, sea pesado o liviano pero al moverse rápidamente la hoja estos no se mueven porque la cantidad de fricción es poca.

3. Repita los pasos 1 y 2 pero halando suavemente la hoja. ¿que observa?

Se observa que los objetos se mueven a la velocidad de la hoja sobre esta y a que se genera mayor fricción obligando a estar al objeto sobre la hoja y arrastrarlo junto a esta.

4. De lo observado anteriormente obtenga conclusiones.

A mayor velocidad al halar la hoja menor fricción y a menor velocidad al halar la hoja mayor fricción se ejerce sobre esta con el objeto encima.

CONCLUSIONES

La primera ley de Newton determina, que sí no se le aplica fuerza a un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme éste seguirá en movimiento constante. Al igual forma, sí un cuerpo se encuentra en reposo, este no tendrá movimiento, hasta que se le aplique una fuerza que lo haga actuar. La primera ley de Newton está basada en la inercia de los cuerpos y su movimiento.

Esta ley afirma que si sobre un cuerpo la resultante de las fuerzas aplicadas es nula el cuerpo estará en reposo o en movimiento recto y uniforme (MRU), únicos estados en los que no varía su velocidad (su aceleración es nula).

Al finalizar la práctica de laboratorio se logró concluir además que se consiguió entender de forma eficiente lo visto teóricamente en clase y se verifico la ley de la inercia, se comprendió que la fuerza es igual a la masa por aceleración al desarrollar los cuadros expuestos en los procedimientos donde las formulas previamente se habían explicado en clases.

Y con eso se termina de comprobar la Ley de la Inercia, que el cuerpo después de iniciado el movimiento, y al no haber otras fuerzas externas involucradas entonces el cuerpo se moverá sin variación.

BIBLIOGRAFÍA

www.ojocientifico.com/4100/la- primera - ley-de-newton - ley -de-inercia

http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html

http://www.biografiasyvidas.com/monografia/newton/

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Leyes_de_Newton.html

http://rabfis15.uco.es/sistemasligados/pagina1fin/pagcine.htm

http://www.gobiernodecanarias.org/educacion/3/Usrn/fisica/dinamica.htm