INFORME DE FSICA

I.- INTRODUCCINUna de las leyes fundamentales que se estudia en la mecnica es la segunda ley de Newton. Esta se utiliza para analizar los movimientos prximos a la superficie terrestre y a la vez en el comportamiento de los cuerpos celestes. Por otra parte, numerosas comprobaciones a lo largo de la historia han permitido confirmar la validez de estas leyes. Por ello, la esencia de este informe se basa en esta comprobacin. El determinar qu tan cierta son estas leyes por nuestras propias experiencias.Este informe est constituido en dos partes importantes. Las cuales son: La calibracin de los resortes, para as obtener sus valores aproximados de sus constates de proporcionalidad.

A partir de los datos anteriores se realizara en clculo de fuerzas de los agentes que intervinieron en la experienciaPosteriormente se realizar el anlisis respectivo de todos los datos obtenidos en la experiencia en general. Para ello utilizaremos tanto tablas y grficos los cuales nos permitirn ver que tan ciertos son nuestros resultadosII.- OBJETIVO2.1.-EXPERIMENTO N0 3a) Estudiar la elasticidad de los resortes por medio de los datos obtenidos experimentalmente.b) Comprobando la existencia de la fuerza de rozamiento que se gener en la segunda experiencia de laboratorio.c) Analizar el coeficiente de rozamiento de la superficie donde se realiz la experiencia de laboratorio.2.2.- EXPERIMENTO N 4a) Analizar la variacin de la energa mecnica de la experiencia anterior.b) Hallar la fuerza de rozamiento y compararla con la obtenida en la experiencia N 3

III.- PROCESO EXPERIMENTAL (*) Acoplar el disco a los dos resortes. Conectar la manguera de aire al disco para eliminar la friccin. Instalar el mecanismo del chispero con una frecuencia de 40Hz. Colocar una cartulina blanca debajo del disco. Un integrante del grupo tuvo que manipular el disco para formar una trayectoria parecida a una L. El chispero dej una huella de la trayectoria dejada por el disco, luego se cont un total de 25 puntos desde el punto inicial. Despus, en el papel, se us como referencia la ubicacin fija del resorte A, (punto O), para analizar la trayectoria. Fue necesario medir los radio ri desde el punto O, con una regla, y a la vez los ngulos i desde un eje de referencia, con un transportador.

(*) Los datos obtenidos para cada experiencia son los mismos, pero se analizar de distinta forma.IV.-HERRAMIENTAS DE CLCULO4.1.- LEY DE ELASTICIDAD DE HOOKE: Caso de resortesF=KX

F: fuerzaK: constante elstica X: elongacin4.2.-SEGUNDA LEY DE NEWTON:

F: fuerza (N) P: cantidad de movimiento (Kg.m/s) T: tiempo (s)La fuerza es proporcional a la variacin de la cantidad de movimiento respecto del tiempo.

4.3.-FUERZA DE ROZAMIENTO CINTICO (fk)Es aquel fenmeno que se produce cuando dos cuerpos que se encuentran en contacto se mueven o pretenden moverse uno respecto del otro. La fuerza de rozamiento se manifiesta cuando las superficies de contacto estn en movimiento relativo.

4.4.- TEOREMA DEL TRABAJO Y LA ENERGA MECNICA W (F.N.C.) +W (F.C.)=DEC +DEPG + DEPEEpe=

EPG= mgh

EC= (mv2)/2

W (neto) = EM f (??)= kx + b

m: masa (Kg) v: rapidez (m/s)k: constante elstica (N/m) x: elongacin (m)h: altura (m) g: aceleracin de la gravedad (m/s2)b: constante

V.- HOJA DE DATOS Y TABLAS 5.1.- DATOS EXPERIMENTALESa. Pesos de los instrumentos usados durante la experiencia: Resorte 1: longitud natural 10 cm Resorte 2 : longitud natural 9.5 cm M20: 20.5 g M50: 51 g M100: 10O.5 g M150: 150 g M200: 200.5 g Masa del disco: 845.5 g

DATOS DE LAS PESAS Y DE LOS RESORTESmasa(gr)Long. 1(cm)a(cm)Long. 2 (cm)b(cm)F (N)

100.510.20.29.90.40.9849

151.510.50.511.31.81.4847

19911.81.812.93.41.9502

251.513.93.914.552.4647

30115.75.716.36.82.9498

348.517.47.4188.53.4153

399.519.39.319.710.23.9151

44920.910.921.311.84.4002

50022.712.723.113.64.9

520.523.513.523.714.25.1009

GRAFICA DE LA FUERZA VS DEFORMACION

ARUNI 13

17

5.2.- TABLA DE RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA N 3Nti (s)i ()ax (m/s)ay (m/s)aaju (m/s2)1(cm)F1(N)

Eje x (m/s2)Eje y (m/s2)FX (N)FY (N)

00120-9.4734.709-9.4734.709304.868-8.431

10.025119-1.663-0.859-1.663-0.85928.64.529-8.17

20.05117.53.378-4.1373.378-4.13726.64.053-7.786

30.0751156.134-5.5666.134-5.56624.243.429-7.353

40.11127.049-5.5537.049-5.55321.422.742-6.787

50.1251086.533-4.4676.533-4.46718.452.004-6.166

60.151024.959-2.6424.959-2.64215.41.17-5.502

70.175962.666-0.3772.666-0.37712.650.507-4.824

80.287-0.0472.067-0.0472.06710.05-0.216-4.113

90.22574.5-2.9164.464-2.9164.4648.25-0.965-3.481

100.2560.5-5.7116.624-5.7116.6247.65-1.696-2.997

110.27549.5-8.2418.393-8.2418.3937.95-2.291-2.683

120.340-10.3519.652-10.3519.6528.95-2.918-2.449

130.32534.5-11.92110.32-11.92110.3210.35-3.464-2.381

140.3531-12.86910.351-12.86910.35111.25-3.82-2.295

150.37533-13.1479.734-13.1479.73412.9-4.127-2.68

160.437-12.7458.495-12.7458.49513.1-3.975-2.996

170.42543-11.6896.697-11.6896.69713.25-3.671-3.424

180.4550.5-10.0414.437-10.0414.43713.47-3.232-3.921

190.47558-7.91.849-7.91.84913.97-2.768-4.429

200.568-5.4-0.897-5.4-0.89714.9-2.054-5.085

210.52577-2.713-3.596-2.713-3.59616.4-1.329-5.755

220.5584-0.046-6.005-0.046-6.00517.93-0.662-6.303

230.57590.52.357-7.8472.357-7.84719.650.06-6.821

240.696.54.217-8.8084.217-8.80821.450.83-7.281

250.6251025.218-8.5385.218-8.53822.851.606-7.554

2(cm)F2 (N) res (N) exp (m/s2)aexp (m/s2) k (N)fk (N)

FX (N)FY (N)FX (N)FY (N)ax (N)ay (N)fx (N)fy (N)

11.84.191.3619.057-7.0699.484-7.40312.031-18.10411.56721.484

113.8841.5698.413-6.68.809-6.91111.197-10.0015.7811.551

10.553.5911.917.645-5.8778.005-6.15310.097-4.4181.9264.82

9.53.0422.2516.47-5.1036.775-5.3438.629-0.613-0.2130.649

8.352.3912.5195.133-4.2685.374-4.4696.991.599-1.0351.905

8.11.7542.9193.757-3.2473.934-3.45.22.481-1.0182.682

8.91.1793.4242.349-2.0782.459-2.1763.2842.388-0.4452.429

10.40.563.9881.068-0.8371.118-0.8761.421.4780.4771.553

12.6-0.1614.619-0.3770.505-0.3950.5290.660.3321.4691.506

15.6-0.855.366-1.8151.885-1.9011.9732.74-0.9692.3792.569

18.7-1.7286.027-3.4243.03-3.5853.1734.788-2.033.2963.871

21.2-2.3766.527-4.6673.845-4.8874.0266.332-3.2044.175.259

23.5-3.0786.914-5.9964.465-6.2794.6757.828-3.8894.7536.141

25.4-3.7947.135-7.2584.755-7.64.9799.086-4.1275.1016.561

26.35-4.1697.221-7.9894.926-8.3665.1589.828-4.34.9596.564

25.6-4.1297.01-8.2564.329-8.6464.5339.762-4.2994.9666.568

24-4.0256.568-83.572-8.3773.7419.174-4.1714.5416.166

21.55-3.5736.067-7.2452.643-7.5862.7678.075-3.9183.7535.425

18.7-3.1355.43-6.3681.509-6.6681.586.852-3.2212.7284.222

15.65-2.644.763-5.4080.334-5.6630.355.673-2.1361.4322.572

11.9-1.8734.017-3.928-1.068-4.113-1.1184.262-1.2290.2111.247

8.3-1.0693.29-2.398-2.465-2.511-2.5813.601-0.193-0.9690.988

5.3-0.462.608-1.122-3.694-1.175-3.8694.0431.078-2.042.308

3.10.0542.0530.113-4.7680.119-4.9934.9942.138-2.7263.464

2.10.5361.7011.366-5.581.43-5.8436.0162.662-2.8313.886

GRAFICA DE FUERZA DE ROZAMIENTO VS TIEMPO

5.3.- TABLA DE RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA 4Nti (s)1Epe1(mJ)2Epe2(mJ)Epetot(mJ)V(m/s)Ec (mJ)Emec (mJ)S(mm)Wfk (mJ)fk (N)fk(exp3)fk (N)

000.31653.750.118331.5521985.3020.993470.8382456.14----------------21.4843.977

10.0250.2861520.2180.11297.1811817.3990.856349.8812167.2816.5-288.85917.50711.5510.133

20.050.2661339.030.105278.6071617.6370.914398.9012016.53838.5-439.60111.4184.820-2.996

30.0750.2421139.7110.095237.3971377.1081.086563.1611940.26966-515.8717.8160.649-4.656

40.10.214922.1020.083195.6821117.7841.305813.1941930.97899-525.1625.3051.905-1.417

50.1250.184717.1210.081187.086904.2071.5191101.762005.967135.5-450.1723.3222.6820.712

60.150.154532.4620.089215.187747.6491.691363.782111.429175-344.7101.9702.4291.206

70.1750.126388.4160.104272.538660.9541.7911531.662192.614215.5-263.5251.2231.5530.553

80.20.1271.8060.126367.654639.461.8071559.152198.61257.5-257.5301.0001.5060.499

90.2250.082202.2220.156518.441720.6631.7311430.762151.423302.5-304.7161.0072.5691.402

100.250.076181.0550.187699.811880.8661.5671172.492053.356345-402.7841.1673.8712.381

110.2750.079191.5120.212864.9981056.511.323835.7821892.292378.3-563.8471.4905.2593.546

120.30.089228.1990.2351031.891260.081.018494.8441754.933409.3-701.2071.7136.1414.368

130.3250.103284.2890.2541180.541464.820.68220.7961685.625434.5-770.5141.7736.5614.801

140.350.112323.2610.2631258.531581.790.38871.8841653.675456-802.4641.7606.5644.886

150.3750.129400.6320.2561196.761597.390.39976.0181673.41466.5-782.7301.6786.5685.023

160.40.131410.5310.241070.061480.590.692228.6571709.248483.5-746.8921.5456.1664.870

170.4250.132418.0290.215889.4721307.51.014490.9631798.464507.5-657.6761.2965.4254.447

180.450.134429.1410.187699.8111128.9521.296802.0161930.968536.8-525.1720.9784.2223.534

190.4750.139454.9010.156521.16976.0621.511088.742064.801568.6-391.3380.6882.5722.033

200.50.149504.6890.119335.97840.6591.6421287.4182128.077609.1-328.0630.5391.2470.769

210.5250.164590.1210.083193.949784.071.6881360.5612144.631652.1-311.5090.4780.9880.450

220.550.179683.7860.053102.358786.1451.6491298.422084.564690.9-371.5750.5382.3081.648

230.5750.196796.9520.03150.653847.6051.5371128.0311975.636727.9-480.5040.6603.4642.682

240.60.214924.2990.02131.475955.7741.375902.7731858.547763.9-597.5930.7823.8863.002

250.6250.2281029.650.02538.8211068.4731.196683.0231751.496796.9-704.6440.8843.1752.285

VI. OBSERVACIONES 6.1.- EXPERIMENTO 3: A pesar del uso de la manguera de aire, todava est presente una pequea fuerza de rozamiento que vara el comportamiento del movimiento del disco estudiado. Se puede notar de la grfica que la fuerza de rozamiento al inicio es mucho mayor. Se aprecia que la ecuacin de la fuerza elstica tiene la forma de un y = ax + b. En el punto inicial de la trayectoria la fuerza de rozamiento es mxima y muy elevada.

La fuerza de rozamiento tiene una forma oscilante a medida que el disco vara su posicin. En la posicin inicial hubo influencia externa producida por el contacto entre el disco y la mano que lo sostena en ese momento.

6.2.- EXPERIMENTO 4: Se observa que los resortes en todo momento estn deformados. La energa cintica es minina en los puntos 14 y 15 de la trayectoria. La energa mecnica tiene una tendencia a disminuir en el tiempo. Se aprecia que en algunas posiciones la energa la energa cintica y la potencial alcanzan los mismos valores. A pesar de que el aire reduce la friccin, esta sigue apareciendo segn las grficas obtenidas. La superficie no es uniforme en toda su extensin. La energa cintica en los primeros y ltimos puntos son menores.

VII CONCLUSIONES 7.1. - EXPERIMENTO 3: La fuerza de rozamiento que se presenta al inicio es la esttica, pero cuando se logra vencer esta fuerza pasa a ser del tipo cintico, siendo esta ltima menor. En el punto inicial se present una muy elevada fuerza de rozamiento debido al contacto entre la mano y el disco.

La notable diferencia entre las aceleraciones ajustada y experimental son debido a la existencia de la fuerza de rozamiento. Debido a que la superficie no es uniforme, produce una variacin del coeficiente de rozamiento (m). Se demuestra experimentalmente que el coeficiente de rozamiento puede llegar a ser mayor que la unidad. Se encontr la ecuacin de la fuerza elstica de los resortes siendo estos:FA = 0.275 + 1.3903 y FB = 0.2895 + 0.9759.

7.2. - EXPERIMENTO 4: La fuerza de rozamiento alcanza sus valores ms altos cuando la energa cintica tiende a ser mnima. Prueba de ello son los puntos 14 y 15. La energa mecnica en ningn momento alcanza su energa inicial debido al fuerza de rozamiento (no conservativa) existente. Debido a que los resortes en todo momento estn deformados, la energa potencial elstica nunca es cero en esta experiencia. Al analizar la fuerza de rozamiento desde perspectivas distintas, ya sea a partir de la segunda ley de Newton o por la variacin de la Energa Mecnica se obtiene resultados similares con una muy pequea variacin. Se ha de concluir que solo la componente de la fuerza neta que es paralela a la trayectoria realiza trabajo sobre el disco, as que solo ella puede cambiar la rapidez y la energa cintica del disco. La energa potencia elstica aumenta cuando la energa cintica disminuye debido a que la energa no se pierde totalmente, solo se transforma una en la otra.

VIII - RECOMENDACIONES 8.1.-EXPERIMENTO 3: Para lograr un correcto anlisis de la constate de elasticidad, se debe tomar los puntos donde se presenta una deformacin ms notoria. Para una mayor precisin se debera evitar que la superficie presente alguna inclinacin, de lo contrario los resultados podran variar. El tiempo de contacto entre la mano y el disco al momento de encender el chispero debe ser mnimo para evitar tener fuerzas adicionales que producen variaciones.

8.2.- EXPERIMENTO 4: Una mayor calidad en los resortes podran aumentar la precisin con la que se mida la energa potencial elstica. Tener cuidado en la obtencin de la longitud de la curva al momento de utilizar la cinta mtrica. Existira una menor perdida de energa si es que se usara una superficie ms lisa. Siempre es necesario tener cuidado con las unidades con la que se trabaja, caso contrario se estara induciendo al error, (Para ambas experiencias).

IX. BIBLIOGRAFA Bolaos C. (2003) Guas de laboratorio de fsica. Colombia, Bogot: Ediciones Uniboyaca. Casado J. (2008). Fsica I para estudiantes de ciencias e ingeniera. Per, Lima: Editorial universitaria. Merian J. (2000). Dinmica (3era edicin). Espaa, Barcelona. Leyva H. (2004).Fsica 1. Per, Lima --Young, Hough D. Freedman, Roger A., Zemansky, Mark Waldo, 1900-1981,Sears, Francis Weston, 1898-1975. Fsica universitaria.