REDACCION LABORATORIO Nº 2 FISICA

8/3/2019 REDACCION LABORATORIO N 2 FISICA

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LABORATORIO N 2

SEGUNDA LEY DE NEWTON

1. OBJETIVOS:

- Comprobar e interpretar la segunda ley de newton.

- Comprobar las relaciones que existen entre fuerza , masa y aceleracin.

- Analizar el movimiento realizado por el cuerpo con el software logger pro.

2. MATERIALES:

- Un (01) riel de metal de precisin (1 m)- U n (01) carro dinamico

- Una (01) interfase vernier

- Una (01) Pc. (con el software logger pro)

- Una foto-puerta (sensor)

- Una (01) polea simple

- Una (01) balanza

- Un (01) juego de masas (pequeas)

- Un (01) metro de cuerda

3. FUNDAMENTO TEORICO:

La segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza.

Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre el cuerpo es proporcional a la

aceleracin que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la

masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relacin de la siguiente

manera:

F = m.a

Tanto la fuerza como la aceleracin son cantidades vectoriales, es decir, tienen

adems de un valor, una direccin y un sentido.

La expresin de la segunda ley de Newton que hemos dado es valida para

cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un

avin que va quemando combustible, no es valida la relacion F = m.a . Vamos

a generalizar la segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas

en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una cantidad fsica nueva. Esta cantidad

fsica es la cantidad del movimiento que se representa por la letra p y que se

define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

P = m.v


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La cantidad del movimiento tambin se conoce como momento lineal. Es una

cantidad vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en kg m/s. En

terminos de esta nueva cantidad fsica, la segunda ley de Newton se expresa

de la siguiente manera:

F =

Donde, la fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variacin temporal de

la cantidad de movimiento de dicho cuerpo.

FIGURA N 1: La fuerza F imparte al cuerpo un movimiento acelerado

De esta forma incluimos tambin el caso de cuerpos cuya masa no sea

constante.

Para el caso de que la masa sea constante

Y recordando la definicin de aceleracin, nos queda

F = m.a

Tal y como habamos visto anteriormente.


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Figura N 2

Si un sistema inercial en el que se tiene un cuerpo en movimiento se mide lafuerza resultante, Fneta sobre el cuerpo y simultneamente la aceleracin de

este, se encontrara que ambos estn relacionados por la siguiente expresin.

a =

Donde m es la constante de proporcionalidad, denominada masa.

En este experimento el mvil de masa M es acelerado sobre el plano por medio

de un hilo liviano en cuyo extremo se le coloca una masa m (pesas y portapesas).

En el caso del sistema mostrado en la figura N 1 se tendr:

F acel = F neta = m susp. g = (M + m susp.) a

F acel = m susp. g

F acel = (M + m susp.) a


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4. PROCEDIMIENTO:

MONTAJE EXPERIMENTAL:

1. Montar el sistema que se muestra en la figura N 3:

FIGURA N 3: Sistema experimental de la segunda ley de Newton

2. Elija las masas M (carro) y m susp. (masa suspendida) de tal modo que el

mvil se deslice con mucha facilidad. Al deslizarse, los cuerpos; girara la

polea y nos permitir recoger informacin sobre el movimiento de ellos

utilizando la foto celda sujeta sobre la polea.

3. Antes de comenzar a medir recuerde que puede cambiar las condiciones

en su sistema experimental agregando o quitando masas del portamasa.

Tambien es importante que antes de ponerse a medir PIENSE: que datos

precisa y como los puede obtener del experimento o elaborar de los datos

obtenidos.

4. Conecte la foto celda con la polea al acnal 1 de la interfaz, seleccione

Configurar sensores del men Experimento y luego seleccione Mostrar

todas las interfases. Al presionar sobre las foto puerta seleccione

Estr5ablecer distanciao o longitud y ah Smart pulley (10 Spoke) Outside

edge. De esta manera la polea podr medirnos distancias, velocidades y

aceleraciones.

5. Mida y registre la tabla N 1 las masas M y y m susp.


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6. Posicione el carro en el extremo superior del riel. La medicin empezara

automticamente cuando el haz de iluminacin de la foto celda sea

bloqueado por primera vez. Presione el botn para comenzar la

recoleccin de datos.

7. Antes de que el carro impacte el extremo inferior del riel, presione el botn

para terminar con la recoleccin de datos.

8. Obtenga el valor de la aceleracin ( en este caso aceleracin

expereimental: ap )y regstrela en la tabla N 1. Para ello evalue el ajuste

de curvas proporcionado por el programa.

9. Cambie el valor de la fuerza moviendo las masas del colgador al carro. Esto

cambia la fuerza /aceleradora), sin cambiar la masa total del sistema

(Mtotal = Mcarro + msuspendida) permanecer constante. Mida y registre losvalores para M y msusp. . repita los pasos anteriores.

10. Repita el procedimientp anterior para 6 o mas valores distintos.

Tabla N 1

Datos experimentales(g=9,8 m/s)

Masa(kg)

MasaSuspendida

(Kg)

Masa Total oMasa delSistema

(kg)

AceleracionExperimental

(m/s)

AceleracinTeorica(m/s)

FuerzaAceleradora

N

M msusp. Mtotal = M + msuspendida ap ateor=

Facel = msusp g

5. ACTIVIDAD:

1. Calcule la fuerza acelerada actuante sobre el carro para cada caso. (Asuma

g=9,8 m/s)

2. Calcule la masa total del sistema que es acelerada en cada caso.

3. Confeccione un grafico Facel vs aexp segn los datos de la tabla N 1.

4. Calcule la masa total experimental de sistema basndose en el grafico del

punto 3.

5. Calcule el porcentaje de error entre la masa total teorica del sistema(medida con una balanza) y la experimental obtenida en el paso 4.


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6. Calcule el porcentaje de error de aceleracin experimental y teorica.

7. CUESTIONARIO

1. Qu relacion existe entre las variables graficadas?

2. En que porcentaje cree usted que se comprob la segunda ley de

Newton?

3. A que atribuye el error experimental de la aceleracin y masa total.

Explique?

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 qu, si se aceleran de manera idntica con la misma fuerza inicial, la

pelota de golf debera ir mas lejos?

5. Hacer un diagrama de cuerpo libre del sistema y aplique la Segunda Ley de

Newton, en este caso suponga que existe friccion entre el carro y el riel, y

determine la aceleracin del cuerpo. (sugerencia tome como coeficiente

de friccion entre el carro y el riel)

8. CONCLUSIONES

msusp g M + msusp Facel = msusp g

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