Segunda Ley De Newton

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA INDUSTRIAL FÍSICA 1: MECÁNICA NEWTONIANA || GRUPO 015-24

INFORME DE LABORATORIO SEGUNDA LEY DE NEWTON María Camila Arias Escobar – 20191015069 Daniel David Gómez Sandoval – 20191016037 Gabriela Salazar Melo - 20191015158 Ángela Tatiana Rubiano Mayorga - 20191025158 Docente: Oscar Antonio Valero Carvajal Fisica1: Mecánica Newtoniana 12 de octubre de 2019

RESUMEN

2 MARCO TEORICO

En este informe de laboratorio se trabajará sobre algunos de los descubrimientos concernientes a la física, encontrados por un personaje que es uno de los mayores exponentes de la física en toda la historia de la humanidad, por su descripción de la ley de gravitación universal y de las tres leyes que describen la mecánica clásica, que llevan su nombre; (Isaac) Newton

2.1 DINAMICA

Palabras clave. Dinámica, aceleración, segunda ley de Newton, fuerza, equilibrio

ABSTRACT This laboratory report will work on some of the discoveries concerning physics, found by a character who is one of the greatest exponents of physics in the entire history of humanity, for his description of the law of gravitation universal and the three laws that describe classical mechanics, which bear his name; (Isaac) Newton Keywords: Dynamics, acceleration, Newton's second law, strength, balance

INTRODUCCIÓN La Segunda Ley de Newton también conocida como Ley Fundamental de la Dinámica, es la que determina una relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento o momento lineal de un cuerpo. Dicho de otra forma, la fuerza es directamente proporcional a la masa y a la aceleración de un cuerpo.

1 OBJETIVOS 1.1 OBJETIVO GENERAL

La dinámica es la rama de la física que describe la evolución en el tiempo de un sistema físico en relación con los motivos o causas que provocan los cambios de estado físico y/o estado de movimiento. El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación. El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos; pero también en la termodinámica y electrodinámica 2.2 SEGUNDA LEY DE NEWTON Estas son las tres leyes de Newton y, a continuación, vamos a comentarlas cada una por separado 2.2.1 PRIMERA LEY DE NEWTON La primera ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos 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). 2.2.2 SEGUNDA LEY DE NEWTON La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. 2.2.3 TERCERA LEY DE NEWTON

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

La tercera ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

Determinar la dependencia de la aceleración de un cuerpo en función de la fuerza aplicada y de su masa.

3 PREGUNTAS ORIENTADORAS

Verificar experimentalmente la segunda ley de Newton.

3.1 ¿QUÉ ENUNCIA LA SEGUNDA LEY DE NEWTON?

figura 5.1

La primera ley de Newton explica qué sucede cuando la fuerza neta es cero; la segunda ley de newton explica lo que sucede cuando la fuerza neta no es cero. Entonces la sumatoria de fuerzas es constante y en la misma dirección de la velocidad. Ésta última cambia a ritmo constante, es decir, su aceleración es constante. Ésta se enuncia de la siguiente manera: “si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, éste se acelera. La dirección de aceleración es la misma que la dirección de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración”. Con la siguiente ecuación:

∑ ⃗F =m⃗a De esto se puede decir que un cuerpo acelera cuando se le aplica una fuerza de la suficiente magnitud como para poder mover un objeto. 3.2 ¿POR QUÉ SE ACELERAN LOS CUERPOS? Un objeto que está en reposo y es empujado o estirado con una fuerza lo suficientemente grande como para ponerlo en movimiento se acelera en el mismo sentido que la fuerza que lo impulsa. Entre mayor sea la fuerza que se le aplique, mayor será la aceleración que reciba, pero también tiene mucho que ver el peso (masa) del objeto. La segunda ley de Newton establece la relación entre la aceleración del objeto, la fuerza que se le aplica y su masa.

FIGURA 5.1 MONTAJE EXPERIMENTAL

3.

4. 5. 6. 7. 8.

5.2 PARTE 2 1.

2.

Realice los pasos descritos en la Parte I, pero ahora mantenga fijo el valor de la masa colgante (aproximadamente 35 g) y varíe la masa del carro de 50 g en 50 g hasta duplicar la masa del carro. Diseñe otra tabla y registre sus mediciones.

6

DISCUSION DE RESULTADOS

3.3 ¿LA ACELERACIÓN DE UN CUERPO DEPENDE DE LA MASA DE ESTE? En este caso la única fuerza que actúa sobre el objeto es su peso, y el movimiento que sigue es uniformemente acelerado. Newton determinó que la aceleración que adquiere un cuerpo depende tanto de la magnitud, la dirección y el sentido de la fuerza resultante que actúa sobre él, como de la masa del objeto.

4 MATERIALES         

Interfaz GLX Fotopuertas Cronómetro Polea Carro dinámico Balanza digital Juego de masas con portamasas Carro dinámico Riel

5 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 5.1 PARTE 1 1. 2.

Use la balanza electrónica para determinar la masa del carro, luego ate una cuerda al carro y el otro extremo al portamasas. Realice el montaje experimental que se muestra en la

Mantenga constante la masa del carro mc, coloque una masa en el portamasas mp, tenga en cuenta que esta debe ser lo suficiente para desplazar el vehículo desde su posición de equilibrio. Conecte las fotopuertas a la interfaz GLX y configúrela para medir y registrar aceleraciones. Fije una fotopuerta en la posición inicial x0 = 0 y la otra a 20 cm de la posición inicial. Libere el carro desde el reposo y registre el valor de aceleración. Varíe la masa del portamasas de forma pregresiva y registre los respectivos valores de aceleración para los diferentes valores de masas. Realice el paso anterior tres veces y promedie.

6.1 REALICE UN DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE PARA EL SISTEMA (DESPRECIE LA FRICCIÓN ENTRE EL CARRO Y EL RIEL) Y ENCUENTRE LA ACELERACIÓN TEÓRICA EN FUNCIÓN DE LA MASA DEL CARRO MC Y DE LA MASA COLGANTE MP. COMPARE ESTE RESULTADO CON LOS OBTENIDOS EXPERIMENTALMENTE. ¿CALCULE EL ERROR PORCENTUAL ENTRE ELLOS?

6.2 DE ACUERDO CON LOS RESULTADOS OBTENIDOS DE LA PRIMERA PARTE, REALICE UNA GRÁFICA DE MPG EN FUNCIÓN DE LA ACELERACIÓN CON SU RESPECTIVO AJUSTE (ver anexos) 6.3 ¿QUÉ SIGNIFICADO PENDIENTE DE LA RECTA?

FÍSICO

TIENE

LA

Una gráfica v-t rectilínea y paralela al eje de tiempos representa un movimiento de velocidad constante. Es decir, que la pendiente de la recta correspondiente sea nula indica que la aceleración es cero. Si se tratara de un cuerpo en reposo (velocidad nula), entonces la gráfica v-t se confundiría con el

propio eje horizontal. Si la gráfica es una recta ascendente, y por tanto de pendiente constante y positiva, se tratará de un movimiento de aceleración constante y positiva.

lanzado.

Si por el contrario la recta es descendente, es decir, de pendiente negativa, el movimiento será decelerado o retardado. Una gráfica v-t curvilínea o de pendiente variable representará un movimiento de aceleración variable.

[1] ¿Por qué se acelera? En: Cca. Consultado el 18 de octubre 2019. Disponible en: http://cca.org.mx/cca/web/ventana/ligas/nlaboratoriom21.htm [2] Leyes de Newton. En: Thales. Consultado el 18 de octubre 2019. Disponible en: https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html [3] Física. En: Naturaleza educativa. Consultado el 18 de octubre de 2019. Disponible en: https://natureduca.com/fisica-movimiento-lasrepresentaciones-cinematicas-02.php [4] Dinámica. En: Wikipedia. Consultado el 18 de noviembre de 2019. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Din%C3%A1mica

6.4 DADOS LOS VALORES DE LA TABLA DE LA SEGUNDA PARTE, REALICE UNA GRÁFICA DE ACELERACIÓN A EN FUNCIÓN DE 1/MC (ver anexos) 6.5 ¿QUÉ INFORMACIÓN SE PUEDE OBTENER DE LA GRÁFICA, Y QUÉ SIGNIFICADO FÍSICO TIENE LA PENDIENTE? 6.6 ¿QUÉ PUEDE CONCLUIR DE LA PRÁCTICA? • La aceleración que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza aplicada inversamente proporcional a la masa del mismo. • Teóricamente el objeto debe seguir una trayectoria vertical dada por la ecuación. • Dada las variables recogidas en la práctica pudimos establecer los tiempos de lanzamiento y la altura en la cual fue

8 REFERENCIAS