05 Segunda Ley De Newton 2012b

SEGUNDA LEY DE NEWTON

LABORATORIO Nº 5

I.

OBJETIVOS 1. Verificar la validez de la segunda ley de Newton. 2. Estudiar la dependencia de la aceleración con la fuerza aplicada a un objeto de masa constante. 3. Estudiar la dependencia de la aceleración con la masa para un objeto sometido a la acción de una fuerza constante.

II.

FUNDAMENTO TEORICO Las leyes de Newton nos ofrecen un modelo muy bueno del comportamiento mecánico de la materia. Utilizaremos los conceptos de fuerza y masa para describir el cambio en el movimiento de las partículas. La segunda ley de Newton conocida también como ley fundamental de la dinámica se enuncia del siguiente modo: La aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él, e inversamente proporcional a su masa: ⃗

(1)

En unidades SI, la constante de proporcionalidad es la unidad, entonces: (2)

III.

DISEÑO

Figura 1. Distribución de equipos y materiales para la experiencia de la segunda ley de Newton.

IV.

EQUIPOS Y MATERIALES 1 carril, carrito y cuerda 1 Polea Pulley 1 Fotopuerta 1 Interface Venier 1 Laptop

V.

3 Soporte universal 3 Nuez 1 Portapesas 1 Juego de pesas

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PARTE 1: PRUEBA DEL EQUIPO E INSTRUMENTOS 1. 2. 3. 4.

Coloque el carril sobre la mesa de trabajo, e instale los accesorios según la figura. En un extremo libre de la cuerda ate el portapesas, y en el otro, el carrito. Cuide que la cuerda pase por la polea y permanezca siempre tensa. Cuide que el móvil se desplace libremente sobre los rieles de la pista.

PARTE 2: EJECUCION DEL EXPERIMENTO Y TOMA DE DATOS En toda la experiencia se ha de mantener constante la masa total del sistema conformado por el carrito (M) y el portapesas (m). 1. Con la balanza determine el valor de la masa total del sistema ( portapesas ( ). Anote en la tabla 1.

) y el valor del

2. Oprima el botón Adquisición de Datos y escriba en la casilla duración: 3 segundos y en la casilla Velocidad Muestreo: 50 muestras/segundo. 3. Coloque el carrito en la posición inicial (marcado en el carril) y no olvide cogerlo al final de la pista. 4. Oprima el botón Adquisición de datos para iniciar la toma de datos. La máquina no iniciará la toma de datos mientras no se mueva el carrito. Una vez iniciado el movimiento se detendrá automáticamente al cabo de los 3 segundos. 5. Oprima los botones Ajuste lineal , Ajuste de curvas , Estadísticas para los ajustar las curvas , ,y , respectivamente. Anote los valores de las aceleraciones en la Tabla 1. 6. Usted puede seleccionar una ventana y oprimir el botón Autoescalar para ampliar la grafica en toda la ventana seleccionada. 7. Grabe sus datos: Archivo  Guardar como  Nombre (Ejm. G1-1). 8. Para otra aceleración, repetir desde el paso 1 para otra masa en el portapesas, para ello retire una arandela pequeña del carro y colóquela en el portapesas. 9. Haga lo mismo para obtener siete aceleraciones distintas. TABLA 1

Pasada

1 2 3 4

(m/s2)

(m/s2)

(m/s2)

5 6 7

VI.

ANALISIS DE RESULTADOS 1. Con los datos de la tabla 1 y para cada pasada; calcule el peso del portapesas y la aceleración promedio y llene la Tabla 2. TABLA 2 (m/s2)

Pasada 1 2 3 4 5 6 7 8

2. Graficar usando las hojas milimetrada, logarítmica y/o semilogarítmica según sea el caso. 3. Realice el ajuste de la distribución de puntos, presente la ecuación y el coeficiente de correlación. Haga esto usando el método manual, la calculadora y el Excel. Escriba sus resultados en la tabla N° 3. TABLA 3 Método manual

Calculadora

Excel

Ecuación Coeficiente de correlación 4. ¿Qué conclusiones obtiene de los valores obtenidos en la Tabla 3? VII.

CUESTIONARIO 1. 2. 3. 4. 5. 6.

¿Qué representan físicamente las constantes de las ecuaciones obtenidas? ¿Cuál es el error porcentual en el cálculo de la masa del sistema? ¿Por qué es necesario que el móvil comience su movimiento desde el reposo? ¿Es la fuerza que actúa sobre el móvil igual al peso en portapesas? Justifique. ¿Se presentan fuerzas de rozamiento durante el experimento? ¿Por qué no se consideran? ¿Se verifica la segunda ley de Newton en este experimento? ¿De qué manera?

VIII. IX.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA Autor. Título. Editorial. Fecha de impresión. Lugar de Impresión. Número de páginas consultadas.