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7/30/2019 F-sica II Laboratorio 04 Segunda Ley de Newton
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INFORME N 04 SEGUNDA LEYDE NEWTON
INTRODUCCION
En el presente informe hablaremos sobre la Segunda Ley deNewton, o Ley de Fuerzas.
Es casi lgico saber que para que un cuerpo no se mueva como
es deb ido, es necesario apl ica rle fuerzas que mejoren la
aceleracin, y as la velocidad, o tal vez fuerzas que hagan el
movimiento ms lento , d isminuyendo la aceleracin y la
velocidad. Pues, son estas fuerzas que actan en un movimiento
de las que se habla en la Segunda Ley de Newton. Adems, en
nuestro planeta es casi imposible pensar que exi ste un
movimiento que no est sujeto a fuerzas que lo modif iquen. A
pesar que la aceleracin no exista, siempre hay fuerzas, como
por ejemplo la reaccin del aire, el rozamiento, etc. Quizs en el
espacio o en e l vac o no existan fuerzas que se opongan a l
movimiento.
Bueno, este trabajo habla sobre este punto de la Fsica tan
importante, y el cual fue trabajado en el laboratorio.
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OBJETIVOS
Verif icar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo
no es nula, este se mueve con un movimiento acelerado.
Comprobar que la acelerac in para un fuerza dada,
depende de una propiedad del cuerpo llamada masa.
Verificar que la aceleracin de un cuerpo bajo la accin de
una fuerza neta constante, es inversamente proporcional asu masa.
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FUNDAMENTOS TEORICOS
Dentro de las tres, la Segunda Ley de Newton relaciona las fuerzas
actuantes y la aceleracin, o variacin de la cantidad de movimiento o
momento lineal.
LA FUERZA QUE ACTA SOBRE UN CUERPO ES DIRECTAMENTEPROPORCIONALALPRODUCTODESUMASAYSUACELERACIN
En el Sistema Internacional de unidades (conocido tambin como SI),
la aceleracin a se mide en metros por segundo cuadrado, la masa
m se mide en ki logramos, y la fuerza F en newtons. Un newton se
define como la fuerza necesaria para suministrar a una masa de 1 kg
una aceleracin de 1 metro por segundo cada segundo; esta fuerza es
aproximadamente igual al peso de un objeto de 100 gramos.
Un objeto con ms masa requerir una fuerza mayor para una
aceleracin dada que uno con menos masa. Lo asombroso es que la
masa, que mide la inercia de un objeto (su res istencia a cambiar la
velocidad), tambin mide la atraccin gravitacional que ejerce sobre
otros objetos. Resulta sorprendente, y tiene consecuencias profundas,
que l a p rop ieda d i ne rc ia l y l a p ro piedad g ra vi ta ci onal e stn
determinadas por una misma cosa. Este fenmeno supone que es
impos ib le d is tingui r s i un punto determinado est en un campo
gravitatorio o en un sistema de referencia acelerado. Einstein hizo de
esto una de l as p iedras a ngulares de s u t eo r a general de l a
relatividad, que es la teora de la gravitacin actualmente aceptada.
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MATERIALES
1. MATERIALES Y EQUIPOS DE TRABAJO:
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Varillas(3)
Polea
REGLA
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PROCEDIMEINTO
En el exper imento real izaremos e l mov imiento acelerado
uniforme, pero mediante la aplicacin de fuerzas externas que
incrementen o entorpezcan el movimiento.
Conectamos el sensor al computador, e ingresamos al programa
DataStudio. Configuramos a 50 Hz, y seleccionamos la graf ica
velocidad aceleracin vs tiempo que es la que vamos a
utilizar
Arrastramos Grfico 1 aceleracin vs tiempo , y armamos el
montaje, en el cual ataremos un extremo de l a cuerda al mvil, y
el otro a la porta-pesas. Colocamos esta cuerda en la polea que
tiene el sensor rotacional.
Colocamos el sensor rotacional al nivel del mvil, con cuidado de
que su polea no haga contacto con alguna otra cosa. Soltamos el
mvil y este avanzar ya que t iene una masa colgada al otroextremo de la cuerda. Debemos Iniciar el exper imento en el
DataStudio justo al soltar el mvil , y lo detenemos cuando el
mvil impacte contra el soporte.
Las dos partes del exper imento son idnt icas , con todos
obtendremos las mismas magnitudes y realizaremos los mismos
pasos ya mencionados. Las d iferencias entre ambos ya las
iremos dando a conocer.
En el primer exper imento, realizaremos lo ya dicho hasta e l
momento, y para cada tabla variaremos la masa en el porta-
pesas (m).
Hallamos la aceleracin terica usando la frmula:
gMm
ma
+= , donde a: Aceleracin; m: Masa en el porta-pesas ;
M: Masa del mvil ; y g: Aceleracin de la Gravedad .
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Luego e l valor terico de la Fuerza con aMF .= , donde F:
Fuerza; a: Aceleracin ; M: Masa del mvil .
1er caso: con la masa 30gr
Masadel
Mvil(kg)
0,2535 1 2 3 4 5 Promedio Total
AceleracinPromedio (m/s2)
1.57 1.59 1.60 1.58 1.52 1.57
FuerzaPromedio (N)
0.522 0.52 0.53 0.526 0.5 0.52
AnlisisValor
TericoValor
ExperimentalError
PorcentualFuerza (N) 1.30 0.52 33.07%
Aceleracin (m/s2
) 2.34 1.57 32.82
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2d o caso: con masa de 60 gr
MasadelMvil(kg)
0,253 1 2 3 4 5Promedio Total
AceleracinPromedio (m/s2) 1.36 1.54 1.34 1.28 1.27 1.35
FuerzaPromedio (N) 0.42 0.47 0.41 0.4 0.30 0.41
AnlisisValor
TericoValor
ExperimentalError
PorcentualFuerza (N) 0.58 0.41 29.3%
Aceleracin (m/s2) 1,87 1.35 27.8%
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3er caso: masa con 90gr
Masadel
Mvil
(kg)
0,2535 1 2 3 4 5Promedio Total
AceleracinPromedio (m/s2)
1.9 1.66 2.o3 1.95 1.86 1.88
FuerzaPromedio (N)
0.6 0.56 0.69 0.66 0.63 0.62
Anlisis ValorTerico
ValorExperimental
ErrorPorcentual
Fuerza (N) 0.88 0.62 29.5%Aceleracin (m/s2) 2.56 1.88 26.86%
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Como se aprecia en las grficas, en cada una el
valor del tiempo va disminuyendo. Esto se debe a
algo muy lgico. Si la masa en el porta-pesas se
incrementa y la del mvil permanece constante,
entonces este recorrer el trayecto en un menor
tiempo. Esta es una prueba fidedigna de que la
grfica arroja valores reales, y la forma que posee
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En el segundo experimento, variaremos la masa del
mvil (M) , y mantendremos la del por ta -pesas de manera
constante.
Realizamos los mismos pasos ya mencionados, usando las
frmulas ya mencionadas: gMm
ma
+= y aMF .= , usaremos
como masa del porta-pesas 55,5 g = 0,0555 kg (5,5 g del propio
porta-pesas, y con una pesa l e ag regamos 50 g ms), y
realizamos nuevamente las tablas obteniendo valores
experimentales:
1er caso: Masa del mvil 253,5 g + Pesa de 100 g = 353,5 g 0,353 kg
Masadel
Mvil(kg)
0,353 1 2 3 4 5Promedio Total
AceleracinPromedio (m/s2)
1.73 1.73 1.76 1.79 1.84 1.77
FuerzaPromedio (N)
0.61 0.61 0.62 0.63 0.64 0.622
AnlisisValor
TericoValor
ExperimentalError
Porcentual
Fuerza (N) 0.48 0.622 29.16
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Aceleracin (m/s2) 1,21 1.77 46.28
2d o caso: Masa del mvil 253 g + Pesa de 300 g = 503,5 g 0,553 kg
Masadel
Mvil(kg)
0,553 1 2 3 4 5 Promedio Total
AceleracinPromedio (m/s2) 1,85 1.13 0.58 1.24 1.18 1.196
FuerzaPromedio (N) 0,55 0.339 0.17 0.37 0.35 0.35
AnlisisValor
TericoValor
ExperimentalError
PorcentualFuerza (N) 1.467 0.35 76.4 %
Aceleracin (m/s2) 2.08 1.196 42.78 %
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1. Proponga tres fuerzas localizadas en modeloexperimental, cuyos efectos se han despreciado confines de simplificar los clculos
La fuerza de f ri cc in que hay la carpeta dondeestbamos haciendo el experimento La resistencia del aire al momento de que el mvil comienza a
acelerar. Las tensiones que se hacan con los hilos.
2. Evaluar los erros porcentuales en la tabla 1,2 y 3.Proponga una justificacin sobre porque difiere elvalor de la fuerza experimental respecto a la fuerzaterica.
Porque en cada tablas se pone diferentes masas en las
porta pesas y hace que el erro se diferencien entre ellas.Tambin seria porque afecta el espacio que va a recorrer elmvil.
3. Suponiendo que el error porcentual se debe exclusivamente afuerzas de friccin, calcule un valor de una fuerza equivalentey su coeficiente de friccin para cada caso. Asuma los valoresconocidos del modelo experimental.
Para la tabla 4.1.1 (Con la masa de 30 gr.)F = 1.3Nm= 0.253 kg
a = 5.13m/
W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/
W = 2,47 N
F = WxSen
1.3 = 2,47xSen
= 31.7
tg=u=0.61
Para la tabla 4.1.2 (Con la masa de 60 gr.)
F = 0,58 Nm= 0.253 kg
a = 32,9 m/
W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/
W = 2, 47 N
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F = WxSen
0,58= 2,47xSen
= 13, 5
tg=u=0.24
Para la tabla 4.1.3 (Con la masa de 90 gr.)
F = 0.88 Nm= 0.253 kg
a = 3.4 m/
W (Peso) = 0,253 Kg x 9,78 m/
W = 2, 47 N
F = WxSen
0.88= 2,47xSen
= 20.8
tg=u=0.38
4. Segn el modelo, se agrega sucesivamente masas al
mvil Cmo afecta a la aceleracin del s istema?
Qu tipo de proporcionalidad existe entre la masa y
la aceleracin?
Cuando se le agrega masa a l mvi l hace que el moviel
afecte su ace le rac in osea desacelera mientras va
avanzando. Mientras mas masa tenga el carro menos va ser
su aceleracin; por lo tanto, es IP.
5. Segn los datos obtenidos Cul es la d iferenc ia
entre la aceleracin terica y la aceleracin
porcentual?
En todos las tablas la aceleracin de ellas dif ieren casi la
mitad entre las aceleraciones eso es porque las en casa
experiencia ponemos mas peso en el carrito y haces que su
aceleracin vari.
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6. Con los datos del montaje, realice un D.L.C para cada casosuponiendo la presencia de una fuerza de friccin. Es estarelevante?
(D.C.L)
7.
RESULTADOS OBTENIDOS
Hallamos los valores pedidos de aceleracin y fuerzas, de
modo terico y experimental.
Se hallaron los mrgenes de error, los cuales resultaron
tener valores muy altos.
Las grficas resultaron tal como se esperaban, en lo que a
forma y valores arrojados se refiere.
OBSERVACIONES
Se debe t ra tar que e l mvi l impacte con la base del
soporte, ya que comprobamos que si lo detenemos antes
del impacto, los resultados salen ligeramente distantes al
ter ico, lo cual no ocurre cuando el mvi l s impacta la
base.
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F a
w
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No debemos colocar la polea del sensor rotacional de modo
que haga contacto con la mesa, debe mantenerse en el
aire, sino su movimiento sera impedido, y no podramos
obtener grficas.
Se observo que la f ricc in juega un rol importante en
nuestro experimento, ya que es un fuerza que se opone al
cambio de posicin de un cuerpo.
CONCLUSIONES
Se logr demostrar que fuerzas externas al movimiento
alteran el normal proceso del mismo.
En segunda experiencia 4.2 se ve que la fuerza que jala al
carro permanece constante, los que varia es la masa del
objeto es asi que la aceleracin es IP a la masa.
Se comprobaron las frmulas en las cuales se relacionaba a
estas fuerzas externas con el movimiento en s.
Se comprob la efic iencia del sensor, as como la gran
versatilidad del programa Data Studio que dio un margen
de error de fuerza 33.07% y de la aceleracin 32.82%.
Pudimos comprobar que la fuerza resultante no es cero o
nula, sino el cuerpo se mueve movimiento acelerado en la
4.1 la aceleracin es V teorico=2.34 m/S 2
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BIBLIOGRAFIA
- www.wik ipedia.com
- Microsoft Enciclopedia Encarta 2008.
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