Segunda Ley de Newton

LABORATORIO DE FISICA I

“Año de la Integración Nacional y el Reconocimiento de Nuestra Biodiversidad”

SEGUNDA LEY DE NEWTON

Docente : Lic. Denis Murillo

Curso : Física I

Alumnos : Sheyla Ramírez T.

Lizet Sevillano P.

Alcides Hermoza M.

Fernando Melo C.

Hansson Hernández R.

Elder Salazar S.

Facultad : FINMAR

Especialidad : Ing. Marítima

Aula : I-405

Periodo : 2012 - II


1.INTRODUCCION:Las leyes del movimiento tienen un interés especial aquí; tanto el movimientoorbital como la ley del movimiento de los cohetes se basan en ellas.Newton planteó que todos los movimientos se atienen a tres leyes principalesformuladas en términos matemáticos y que implican conceptos que esnecesario primero definir con rigor. Un concepto es la fuerza, causa delmovimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta enmovimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m.

“Lafuerzaque actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.”

2.OBJETIVOS Analizar y comprobar las diferentes relaciones que tiene la

fuerzaexistente entre las masas y la aceleración.

Dar a conocer de que se trata la segunda ley de Newton.

Analizar en diversos tiempos el movimiento que realiza el carrito debido asus masas a través del Software Logger Pro.

Lograr un mejor desarrollo en el los laboratorios deben tomarse datosprecisos que se toman a través de unos aparatos electrónicos la cual nosfacilita obtener datos con precisión y dichas graficas.


3.EQUIPOS Y MATERIALES

Un riel de metal de precisión

Un carro dinámico

Una interface Vernier

Una PC. (Logger Pro)

Una Foto-puerta (sensor)

Una polea simple

Una balanza

Un porta masas

Un Juego de masas

Cordel o pita

4.MARCO TEORICOSe denomina Leyes de Newtona tres leyes concernientes al movimiento delos cuerpos. La formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en1687, en su obra PhilosophiaeNaturalis Principia Mathematica. Las leyes deNewton constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de lamecánica clásica. En el tercer volumen de los Principia


Newton mostró que,combinando estas leyes con su Ley de la gravitación universal, se puedendeducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

Debe aclararse que las leyes de Newton tal como comúnmente se exponen,sólo valen para sistemas de referencia inerciales. En sistemas de referenciano-inerciales junto con las fuerzas reales deben incluirse las llamadas fuerzasficticias o fuerzas de inercia que añaden términos suplementarios capaces deexplicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas queinteractúan entre sí.

Segunda Ley de Newton o Ley de la Fuerza:

“La variación del momento lineal de un cuerpo es

proporcional a laresultante total de las fuerzas actuando

sobre dicho cuerpo y se produce en la dirección en que

actúan las fuerzas.”


Newton definió el momento lineal (momentum) o cantidad de movimientocomo una magnitud representativa de la resistencia de los cuerpos a alterar su estado de movimiento definiendo matemáticamente el concepto coloquialde inercia.

dondemse denomina masa inercial. La segunda ley se escribe por lo tanto:

Esta ecuación es válida en el marco de la teoría de la relatividad de AlbertEinstein si se considera que el momento de un cuerpo se define como:Substituyendo en la ecuación de la fuerza, la definición de la cantidad demovimiento clásica la segunda ley de Newton adquiere la forma más familiar de:

Esta ley constituye la definición operacional del concepto de fuerza, ya quetan sólo la aceleración puede medirse directamente. De una forma mássimple, se podría también decir lo siguiente:

“La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración”


Donde F es la fuerza aplicada, “m” es la masa del cuerpo y “a”la aceleración.

5.PROCEDIMIENTO:MONTAJE EXPERIMENTAL:

a. Montar el sistema que se muestra en la Figura Nº 3:


FIGURA Nº 3: Sistema experimental de la Segunda Ley de Newton

b. Elija las masas M (carro) y msusp (masa suspendida) de tal modo que el móvil se deslice con mucha facilidad. Al deslizarse, los cuerpos; girará la polea y nos permitirá recoger información sobre el movimiento de ellos utilizando la foto celda sujeta sobre la polea.

c. Antes de comenzar a medir recuerde que puede cambiar las condiciones en su sistema experimental agregando o quitando masas del portamasa. También es importante que antes de ponerse a medir PIENSE: qué datos precisa y cómo los puede obtener del experimento o elaborar de los datos obtenidos.

d. Conecte la foto celda con la polea al canal 1 de la interfaz, seleccione Configurar sensores del menú Experimento y luegoseleccione Mostrar todas las interfases. Al presionar sobre la foto puerta seleccione Establecer distancia o longitud y ahíSmart pulley (10 Spoke) Outside edge. De esta manera la polea podrá medirnos distancias, velocidades y aceleraciones

e. Mida y registre en la Tabla Nº 1 las masas M y msusp.


f. Posicione el carro en el extremo superior del riel. La medición empezará automáticamente cuando el haz de iluminación de lafoto celda sea bloqueado por primera vez. Presione el botón para comenzar la recolección de datos.

Antes de que el carro impacte el extremo inferior del riel, presioneel botón para terminar con la recolección de datos.

g. Obtenga el valor de la aceleración (en este caso aceleración experimental: aexp.) y regístrela en la Tabla Nº 1. Para ello evaluéel ajuste de curvas proporcionado por el programa.

Cambie el valor de la fuerza moviendo las masas del colgador al carro. Esto cambia la fuerza (aceleradora), sin cambiar la masatotal del sistema(Mtotal = Mcarro + msuspendida) permanecerá constante.Mida y registre los valores para M y msusp. Repita los pasosanteriores.

h. Repita el procedimiento anterior para 5veces.

6. ACTIVIDAD:a. Calcule la Fuerza Acelerada actuante sobre el carro para cadacaso. (Asuma g=9.8

m/s2 )b. Calcule la masa total del sistema que es acelerada en cada caso.c. Confeccione un gráfico Facel _ vs _ aexpsegún los datos de la TablaNº1.d. Calcule la masa total experimental de sistema basándose en el gráfico del punto 3.e. Calcule el porcentaje de error entre la masa total teórica del sistema (medida con

una balanza) y la experimental obtenida en el paso 4.f. Calcule el porcentaje de error de la aceleración experimental y teórica.

DESARROLLO(La actividad 1, 2, están presentes en esta tabla)

Tabla # 1



Tabla # 2



Tabla # 3


Tabla # 4



Tabla # 5


TABLA DE RESULTADOS

Masa (Kg)

MasaSuspendida (Kg)

Masa Total o del

sistema (kg)

Aceleración Experimental

(m/s2 )

AceleraciónTeórica (m/s2 )

FuerzaAceleradora

(N)

M msusp.

Mtotal =

M +

msusp.

aexp.a=msusp .g/ M

+msusp

F .acel = msusp.

0.5575 0.0335 0.591 0.5867 0.55 0.595

0.550 0.041 0.591 0.6935 0.67 0.598

0.542 0.049 0.591 0.825 0.81 0..591

0.5275 0.0635 0.591 1.076 1.05 0.591



(m/s2 )

FuerzaAceleradora

(N)

Masa Experimental

(Kg)

Masa Teórica

(Kg)

Error Absoluto

Error Porcentual

0.5867 0.595 0.599 0.591 0.008 1%

0.6935 0.598 0.601 0.591 0.01 1%

0.825 0..591 0.598 0.591 0.007 1%

1.076 0.591 0.609 0.591 0.018 2%

1.312 0.591 0.603 0.591 0.012 1%


( m/s2)

Aceleración teórica (m/s2)

Error Absoluto Error Porcentual

0.5867 0.55 0.03 5%

0.6935 0.67 0.02 2%

0.825 0.81 0.01 1%

1.076 1.05 0.02 1%

1.312 1.29 0.02 1%


7.CUESTIONARIO:1) ¿Qué relación existe entre las variables graficadas?

Entre la fuerza y la aceleración hay una relación directamente proporcional, ya que a mayor “a” hay mayor fuerza, por la tanto su grafica se asemeja idealmente a un Y=X

2) En qué porcentaje cree usted que se comprobó la Segunda Ley de Newton.

Analizando la tabla n°1 se observa que existe una diferenciaentre la aceleración experimental y teórica, ya que no se considera la fuerza de fricción del carril con respecto al carro de prueba.Ahora para saber el porcentaje que se comprobó la Segunda Ley de Newton se hará lo siguiente:


3) ¿A qué atribuye el error experimental de la aceleración y masa total? Explique.

Según los datos obtenidos y los análisis respectivos, los errores en la experimentación se deben a lo siguiente:• Que cada instrumento de medida tiene un pequeño porcentaje de error • No se considera la fuerza de fricción• La percepción Visual a la hora de pesar •Al momento de terminar la toma de datos, LOGGER PRO puede haber considerado como movimiento el choque del carrito.

4) En base a las preguntas anteriores, responda lo siguiente: Una pelota de hule y una de golf tienen la misma masa, pero la de hule tiene mayor radio. ¿Por qué, si se aceleran de manera idéntica con la misma fuerza inicial, la pelota de golf debería ir más lejos?

La pelota de golf irá más lejos ya que presenta una menor oposición del aire, ya que a mayor volumen mayor oposición, Ahora para la pelota de hule se observa que: Aceleración hule=a-6 aire <a-4 aire, por lo tanto la fuerza, por ende el desplazamiento será mayor al que tenga mayor aceleración.


5) Hacer un diagrama de cuerpo libre del sistema y aplique la Segunda Ley de Newton, en este caso suponga que existe fricción entre el carro y el riel, y determine la aceleración del cuerpo. (Sugerencias: tome μ como coeficiente de fricción entre el carro y el riel)

8.OBSERVACIONES La segunda ley de Newton es válida para cuerpos cuya masa

es constante.

Cuando tenemos fuerzas y aceleraciones muy grandes ya no cumple la ley pero cuando son muy pequeñas sigue siendo válida la segunda ley de Newton.

Hemos podido notar que el software (Logger Pro) usado en nuestrapráctica de laboratorio es muy eficaz en su desempeño, cuando uno lo usa de manera correcta.


La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza netaaplicada sobre el e inversamente proporcional a su masa.

9.CONCLUSIONES Teóricamente el objeto debe seguir una trayectoria vertical

dada por la ecuación. Nosotros creemos que la mejor conclusión que se puede

sacar de un trabajo como este es que la fuerza está presente en nuestras vidas a cada momento aunque nunca pensemos en ello o simplemente no nos demos cuenta. Además con este trabajo nosotros pudimos aprender mejor, lo que es una fuerza, aprendimos desde el concepto mismo hasta como medirlas, y exactamente de qué maneras actúan las fuerzas en nuestra vida diaria, hasta en las cosas más simples, la fuerza está presente en toda situación que presente movimiento.

Damos a concluir que cada aparato electrónico que hemos hasta ahora hemos utilizado en nuestras practicas de laboratorio de Física I, ha sido de mucha importancia para la mejor aplicación de en la parte teórica.

10. RECOMENDACIONES

Una buena ubicación de los instrumentos que usamos en nuestras practicas de laboratorio hará que se desarrollen de manera eficaz y la toma de datos sea de mejor valor para nuestros resultados.


Un mayor espacio para el desarrollo de la práctica sería conveniente para una mejor y mayor participación de cada integrante de grupo.

El trabajo a conciencia, el interés en la práctica y la colaboración de cada integrante del grupo hará que los resultados que deseamos obtener sean los mejores para el desarrollo y la elaboración de la misma.

Segunda Ley de Newton

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