Laboratorio de fisica segunda ley de newton

UNIVERDIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

PROFESOR :

TEMA : SEGUNDA LEY DE NEWTON

INTEGRANTES :

ANTONIO DAMIAN, GERSON 20150110K AGULAR QUISPE, JEAN CARLOS 20150325K CASTAEDA MALPARTIDA, ERICK FRANCISCO 20150314E

2015-IINSTRUMENTOS

El equipo necesario para estos experimentos son los siguientes: Chispero electrnico Fuente del Chispero Tablero con superficie de vidrio y conexiones para aire comprimido Papel elctrico tamao A3 Papel bond tamao A3 Un disco de 10 cm de dimetro Un nivel de burbuja Dos resortes Una regla de 1m graduada en milmetros

FUNDAMENTO TERICOConcepto de fuerza

En muchos casos se observa el movimiento de una sola partcula, ya sea porque no tenemos manera de observar las otras partculas con las cuales interacta o porque las ignoramos a propsito. En esta situacin es algo difcil usar el principio de la conservacin del momentum. Sin embargo, hay una manera prctica de resolver esta dificultad, introduciendo el concepto de fuerza. La teora matemtica correspondiente se denomina dinmica de una partcula.Designaremos el cambio con respecto al tiempo del momentum de una partcula con el nombre de fuerza. Esto es, la fuerza que acta sobre una partcula es

La palabra acta no es apropiada ya que surgiere la idea de algo aplicado a la partcula. La fuerza es un concepto matemtico el cual, por definicin, es igual a la derivada con respecto al tiempo del momentum de una partcula dada, cuyo valor a su vez depende de su interaccin con otras partculas. Por consiguiente, fsicamente, podemos considerar la fuerza como la expresin de una interaccin. Si la partcula es libre, p = constante y F = d p/ d t = 0. Por lo tanto, podemos decir que no actan fuerzas sobre una partcula libre.

Segunda ley de Newton

La expresin () es la segunda ley de movimiento de Newton; pero, como podemos ver, es ms una definicin que una ley, y es una consecuencia directa del principio de conservacin del momentum.Recordando la definicin () del momentum, podemos escribir la ecuacin () en la forma y si m es constante, tenemos

Se puede expresar la ecuacin ( ) en palabras diciendo:La aceleracin de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que acta sobre el e inversamente proporcional a su masa.En este caso se puede notar que la fuerza tiene la misma direccin que la aceleracin. Por la ecuacin ( ) apreciamos que si la fuerza es constante la aceleracin, a = F / m, es tambin constante y el movimiento es uniformemente acelerado. Esto es lo que sucede con los cuerpos que caen cerca de la superficie terrestre: todos los cuerpos caen hacia la tierra con la misma aceleracin g , y, por consiguiente, la fuerza de atraccin gravitacional de la tierra, llamada peso, es

W = m g

En el procedimiento anterior se ha demostrado matemticamente la segunda ley, esta demostracin es posible hacerla en la actualidad, sin embargo Issac Newton no la dedujo de esta forma, sino a travs de generalizaciones de observaciones experimentales del movimiento real de cuerpo materiales, y de cmo las fuerzas aplicadas afectan a esos movimientos. En consecuencia, son leyes naturales que describen el comportamiento del mundo externo, mas que axiomas matemticos.

Debe notarse que la segunda ley de Newton contiene la afirmacin crucial de cmo se mueven los objetos cuando se le somete a la accin de fuerzas. Por tanto en cierto sentido la segunda ley ocupa una posicin de importancia especial en tanto que la primera y la tercera sirven en cierta medida para ampliar la segunda.

ANLISIS DE RESULTADOS

1. Presente la curva de calibracin de cada resorte

Del primer resorte (A) (longitud natural=9,7cm)

Tabla 1. Datos de las masas de las pesas y Longitud(A) Donde: L= longitud estirado longitud natural Masa en kilogramos (Kg), Longitud (cm)

Masa(kg)Longitud(cm)

0.050.4

0.12

0.153.5

0.25.4

0.38.5

Grfica de la curva de calibracin del resorte (A)

Donde con la ley de Hook determinamos la constante de la fuerza elstica (K) del resorte (A), que sera la pendiente de la curva de calibracin mostrada

Del primer resorte (B) (longitud natural=9,8cm)

Tabla 2. Datos de las masas de las pesas y Longitud (B) Donde: L= longitud estirado longitud natural Masa en kilogramos (Kg), Longitud (cm)

Masa(kg)Longitud(cm)

0,050,05

0,10,2

0,150,9

0,22,6

0,36,3

Grfica de la curva de calibracin del resorte (B)

Donde con la ley de Hook determinamos la constante de la fuerza elstica (K) del resorte (B), que sera la pendiente de la curva de calibracin mostrada

4. Determine aproximadamente el vector velocidad instantnea en los instantes t=7,5 ticks y t=8,5ticks.

5. Determine geomtricamente la aceleracin instantnea en el instante t=8 tick.

6. Usando el mismo criterio que en los pasos 4 y 5, determine la aceleracin en los instantes t=13 ticks y t=18 ticks.

CONCLUSIONES

Debido a este laboratorio se ha podido demostrar experimentalmente lo que la teora nos dice, acerca de la relacin proporcional entre la fuerza, masa y aceleracin, haciendo notar que al graficarlas tendremos una mejor visin de la relacin exacta que hay entre sus magnitudes. Cabe destacar la importancia que es sabe que cualquier fuerza resultante que acte en un cuerpo que tenga masa va a presentar aceleracin.

Mientras mayor sea la distancia que recorra la partcula en estudio, tantos ms exactos sern los clculos de velocidad y aceleracin instantnea.

En todos los casos donde se observe la presencia de una fuerza, se dice que existe una interaccin entre los cuerpos interactuantes, es decir, el movimiento de un cuerpo es en respuesta a la interaccin entre ellos.

El dispositivo usado en el experimento (discos de metal) permite eliminar el rozamiento de los cuerpos permitiendo su movimiento sobre cualquier superficie plana, debido a que se le inyecta aire a presin que hace que este se levante a menos de 1 mm de altura evitando el contacto del disco con la superficie.

El experimento permite relacionar la fuerza aplicada al disco con la aceleracin 'a' que adquiere.

Se concluye que la variacin del tiempo es siempre constante y es hallada mediante una regla de tres, en donde participan una cantidad de impresiones tomadas en un determinado tiempo, ahora esto ser ms pequeo o ms grande dependiendo de la frecuencia en que se encuentre el instrumento.

COMENTARIOS

En esta experiencia se puede observar lo siguiente:

La fuerza es directamente proporcional a la aceleracin.

La aceleracin es inversamente proporcional a la masa.

Al momento de determinar la fuerza resultante ejercida por los resortes tanto el resorte "A" como el resorte "B" ejerce de antemano una fuerza inicial, que tericamente no debera existir por considerar DX = 0 pero que sin embargo se da a consecuencia del colchn del aire utilizado para hacer que el rozamiento sea nulo, que hace que el disco quiera moverse en diferentes direcciones, por lo tanto, es necesario para el clculo de la fuerza total es necesario sustraer dicha fuerza inicial a la fuerza resultante.

Mientras el chispero electrnico este operativo evite tocar el papel elctrico, y el disco metlico, para poner el disco en movimiento tmelo del mango de madera.

Durante este experimento se ha usado gravedad g = 9.81m/s2

La fuerza tomada del chispero fue de 20 Hz= 0.05 s.

Verificar que al recoger los instrumentos a usarse estn en buen estado de funcionamiento ya que puede haber instrumentos que estn daados y que no funcionen bien

Se debe nivelar bien la plataforma antes de iniciar el experimento para as evitar que el disco no se desplace. Ya que es necesario que se encuentre en equilibrio.

Al instalar todo el sistema de trabajo, verificar que el chispero que es un interruptor de corriente se encuentre funcionando correctamente.

184 130 205 148 193 144

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208 57 270 96 219 80

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160 113 443 152 386 136

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