Fisica. Informe 6

 

 

“UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL CRI STOBAL DE HUAMANGA” 

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA DE FORMACIÓN PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRÍCOLA

LABORATORIO N° 06- MESA # 04 SEGUNDA LEY DE NEWTON

FECHA DE EJECUCION  : 07/11/2019 FECHA DE ENTREGA 

: 14/11/2019

DOCENTE

: Mg. SOCA FLORES, Renato

INTEGRANTES

: CABEZAS RONDINEL, Luis Alberto CAYLLAHUA CONDE, Kevin Esmith HUAMANI CAYAMPI, Edison HUAMAN FLORES, José Smith

 

I. INTRODUCCION: INTRODUCCION: La segunda ley de newton se encarga de cuantificar en concepto de fuerza. Donde nos dice que la fuerza es netamente aplicada sobre el cuerpo, que es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo, o sea que la constante de la proporcionalidad es la masa del cuerpo. Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir tienen además de un valor, una dirección y un sentido. Y más en profundidad si se cumple esta ley:

 

=.

Entonces. ¿Habrá algún otro parámetro que tenga que ver con la aceleración que experimenta un cuerpo cuando una fuerza actúa sobre él? Para ello, en esta séptima practica experimental de laboratorio, cuyo enunciado hace referencia tacita. A la segunda ley de newton, que tiene como propósito fundamental de establecer la relación entre masa (m) y aceleración(a).

II.  OBJETIVOS:   Describir física y matemáticamente la relación entre la fuerza, aceleración y masa de un cuerpo

en movimiento.   Determinar la aceleración a medida que el carro va aumentando de masa y observar los cambios que ocurre en la aceleración.   Analizar las diferentes gráficas para que nos ayuden a interpretar y entender el movimiento.   Verificar el cumplimiento de que la fuerza es el resultado del producto entre la masa y aceleración.

III. MATERIALES:

Carril y accesorios

Cronometro

Ju Jue e o de esas esas

Regla patrón

Balanza

Cinta adhesiva

 

IV. FUNDAMENTO FUNDAMENTO TEÓRICO: a)  a)  Masa inercial: Es una medida de la masa como la resistencia de un cuerpo al cambio de la velocidad, medido desde un sistema inercial. Por otra parte podemos mencionar que la masa inercial también de define por comparación con la unidad como la relación de sus aceleraciones ante la misma fuerza, es decir, mediante la siguiente ecuación.

 =  →  =   b)  b)  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). En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial. 

c)  c)  Segunda ley de newton: 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.  cuerpo.  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 . La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la l a siguiente manera: 

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional  es  es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

N = 1 Kg · 1 m/s 2

 

d) Tercera ley de newton: 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 iigual gual y de sentido contrario. Esto es algo que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba. 

V.  PROCEDIMIENTO: Para realizar la siguiente práctica nos enfocaremos en la segunda ley de newton. a)  Actividad 01: Relación entre fuerza y aceleración.   Instalamos el carril y nos familiarizamos con su adecuado manejo y funcionamiento.   Mediante una cuerda unimos el carrito (m1) con la masa m2 como se muestra en la figura 01.    Medimos la altura d1 (80cm a más) del extremo de la m2 al piso. Registramos la distancia horizontal

d1 (80cm) que recorrerá el carrito bajo la influencia del peso de m2.  d1 m

 

m2

d1 +

Figura01: Representación gráfica del experimento   Determinamos el tiempo que recorre el carrito la distancia d1 (80cm), repetimos el proceso cuatro veces.   Repetimos los procedimientos anteriores para otras ocho masas diferentes (m2), manteniendo constante m1. Anotamos sus resultados en la tabla 01.

N°

0.1

0.8

 

(kg)

Tiempo(s)

expe experrimen imenta tall

teó eórric icoo

1

0.01

5.23

5.26

5.15

5.16

3.02

0.175430902

0.89

2

0.015

2.4

2.38

2.27

2.3

2.33

0.294719004

1.27

3

0.02

1.21

1.34

1.25

1.36

1.29

0.96148068

1.63

4

0.025

1.07

1.24

1.2

1.15

1.16

1.189060642

1.96

5

0.03

1.06

1.11

1.07

1.05

1.07

1.397501965

2.26

6

0.035

0.9

1.02

0.97

0.99

0.97

1.700499522

2.54

7

0.04

0.81

0.83

0.84

0.86

0.83

2.322543185

2.8

Tabla 01

 

  b)  Actividad 02: Relación entre masa y aceleración.   Instalamos el sistema anterior, anterior, la masa m1 unida a la mas masa a m2 (figura 01), para una ma masa sa m2 constante y solo modificamos la masa m1 del carrito (agregando masas sucesivas), determinamos el tiempo que tarda en recorrer el carrito la distancia d1 (80cm), tomamos el tiempo cuatro veces.  Repetimos los procedimientos anteriores para ocho o cho masas diferentes (m1), finalmente anotamos sus resultados en la tabla 02.

2() 

0.05

1()  80cm

N°

1 2 3 4 5 6 7

1  (kg) 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45

Tiempo(s) 2  3 

1 





0.97 1.07 1.20 1.30 1.52 1.63 2.02

0.97 1.14 1.27 1.32 1.47 1.62 1.99

4 

0.78 0.83 1.10 1.00 1.23 1.28 1.34 1.38 1.55 1.60 1.60 1.72 1.92 1.81 Tabla 02

(2) 

    ̅  

experimental 0.88 1.07 1.24 1.33 1.53 1.64 1.93

 2 

teórico

2.0661 1.3975 1.0405 0.9045 0.6834 0.5948 0.4295

2.45 1.96 1.63 1.40 1.22 1.08 0.98

VI.   Con CUESTIONARIO: CUESTIONARIO: 1. los datos de la tabla 01, determinar la aceleración experimental y la aceleración teórica para cada caso.   Determinación de aceleración experimental:   Determinación de la aceleración teórica: m1 kg

m2 k g

ti e mpo p

a e x pe ri me tal

a te ori co

0.1

0.01

3.02

0.175430902

0.891818182

0.015

2.33

0.294719004

1.279565217

0.02

1.29

0.96148068

1.635

0.025

1.16

1.189060642

1.962

hm

0.03

1.07

1.397501965

2.263846154

0.8

0.035 0.04

0.97 0.93

1.700499522 1.849924847

2.543333333 2.802857143

2.  De la tabla 01, determine la fuerza experimental y la fuerza teórica que jala al carrito, mu muestre estre en una tabla para cada uno. a te ori co   F e x p

F te o

m1 kg

m2 kg

ti e mpo p

a e x pe ri me tal

0.1

0.01

3.02

0.175430902

0.891818182

0.0 .01 192974

0.0 .09 981

0.015

2.33

0.294719004

1.279565217   0.0 .03 338926 269 9

0.1 .14 4715

0.02

1.29

0.96148068

1.635

 

0.1 .11 1537768

0.1 .19 962

0.025

1.16

1.189060642

1.962

 

0.1 .14 486325 258 8

0.2 .24 4525

hm

0.03

1.07

1.397501965

2. 2.263846154   0.1 .18 8167526

0.2 .29 943

0.8

0.035

0.97

1.700499522

2.543333333   0.2 .22 295674 744 4

0.3 .34 4335

0.04

0.93

1.849924847

2.802857143   0.2 .25 5898948

0.3 .39 924

 

 

  3.  De la pregunta 1 y 2 haga la gráfica, aceleración vs la fuerza sobre el carrito, luego explique la relación entre la fuerza y la aceleración de acuerdo a la segunda ley de newton. Explique sus resultados. a experimetal F exp

a vs f ( experimental)

0.175430902

0.019297399

0.294719004

0.033892685

0.3

0.96148068

0.115377682

0.25

1.189060642

0.14863258

1.397501965

0.181675255

0.15

1.700499522

0.229567435

0.1

1.849924847

0.258989479

0.05

0.1405x 5x - 0.010 0.0108 8 y = 0.140 R² = 0.9942

0.2

0 0

a teorico

F teo

0.891818182

0.0981

1.279565217

0.14715

1.635

0.1962

1.962

0.24525

0.5

2.263846154

0.2943

0.4

2.543333333

0.34335

2.802857143

0.3924

0.5

1

1.5

2

a vs f ( teorica) y = 0.1537x 0.0486 6 0.1537x - 0.048 R² = 0.9952

0.3 0.2 0.1 0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

4.  Con los datos de la tabla 02, determine la aceleración experimental y la aceleración teórica para cada caso. experiment teórico

  (kg)

0.05

  80cm

al 0.15

0.88s

 

2. 2.0661

2.45

0.2

1.07s

 

1. 1.3975

1.96

0.25

1.24

 

1. 1.0405

1.63

0.3

1.33

 

0 0..9045

1.4

0.35

1.53

 

0. 0.6834

1.22

0.4

1.64

 

0 0..5948

1.08

0.45

1.93

 

0. 0.4295

0.98

3

 

5.  De la tabla 02, determine experimentalmente la fuerza que actúa sobre el carrito y muestre en una tabla para cada uno. Explique si esta puede considerarse constante. 6.  De la tabla 02,  grafique la aceleración del carrito en relación a su masa, explique su grafico adecuadamente.

m2 vs a

m2

ac exper

2.5

0.15

2.066

0.2

1.397

2

0.25

1.04

1.5

0.3

0.904

0.35

0.683

0.4

0.594

0.45

0.429

1 y = 0.1629x-1.349 R² = 0.9855

0.5 0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

7.  Cuál es el concepto de la masa en la física. Masa es un concepto que identifica a aquella magnitud de carácter físico que permite indicar la cantidad de materia contenida en un cuerpo. Dentro del Sistema Internacional, su unidad es el kilogramo (kg.) 8.  Cuál es el concepto de la fuerza y cuantos tipos de fuerzas existen en la naturaleza, explique brevemente cada uno de ellos. ellos. Una fuerza es la acción que un cuerpo ejerce sobre otro cuerpo en una dirección y sentido determinado. Denominamos fuerza a toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la estructura de un cuerpo.

Fuerza Normal: La fuerza normal es un tipo de fuerza de contacto ejercida por una superficie sobre un objeto. Esta actúa perpendicular perpendicular y hacia afuera de de la superficie.  Fuerza de Tensión: Se conoce como fuerza de tensión a la fuerza que, aplicada a un cuerpo elástico, tiende a producirle una tensión; este último concepto posee diversas definiciones, que dependen de la rama del conocimiento desde la cual se analice. 

Fuerza de rozamiento o de fricción: La fuerza de rozamiento o de fricción (FR) es una fuerza que surge por el contacto de dos cuerpos y se opone al movimiento.  Fuerza elástica:  La fuerza elástica es la ejercida por objetos tales como resortes, que tienen una posición normal, fuera de la cual almacenan energía potencial y ejercen fuerzas. 

Fuerza gravitatoria: Entre dos cuerpos aparece una fuerza de atracción denominada gravitatoria, que depende de sus masas y de la separación entre ambos. La fuerza gravitatoria disminuye con el cuadrado de la distancia, es decir que ante un aumento de la separación, el valor de la fuerza disminuye al cuadrado. 

Fuerza aplicada y de empuje:   La fuerza de empuje o “thrust” es un concepto muy relacionado a la Tercera Ley de Newton. Por ejemplo la fuerza que se e ejerce jerce contra un rifle o pistola y lo que lo hace retroceder es exactamente igual en magnitud a la fuerza que impulsa la bala. 

9.  A que se denomina sistema inercial y sistema no inercial de referencia. r eferencia.  

 

Sistema de inercial de referencia. Se denominan sistemas de referencia inerciales a aquellos en los que se cumple el principio de inercia: para que un cuerpo posea aceleración ha de actuar sobre él una fuerza exterior. En estos sistemas se cumplen, por extensión los otros dos principios de la dinámica de Newton.

Sistema no inercial de referencia . Un sistema de referencia será no inercial cuando describa un movimiento acelerado respecto al primero. La aceleración de sistema no inercial puede deberse a: -un cambio en el modulo de su velocidad de translación. -un cambio en la dirección de su velocidad de translación. -un movimiento de rotación sobre si mismo. Las leyes de newton cumplen en todo sistema de referencia. referencia. 10. Las El contenido de las leyes de Newton, está enmarcado dentro de la lógica que nos dictan las experiencias cotidianas. Por ejemplo, nunca esperaríamos que un objeto en reposo se moviera sin que nada actuara sobre él. Si esto ocurriera, buscaríamos inmediatamente la causa que lo produjo, es decir: el origen de la fuerza causante de tal evento. De no encontrarla, tendemos a describirlo como un evento sobrenatural: magia, brujería, fantasmas, etc. Por otro lado, son muchas las ocasiones en las que experimentamos ex perimentamos efectos que confundimos con fuerzas, por ejemplo: si estamos dentro de un auto que arranca bruscamente, sentimos que algo nos empuja contra el asiento, pero si el auto se detiene repentinamente, sentimos, en este caso, que somos arrojados hacia delante; si ahora, el auto está tomando una curva, sentimos que “algo” nos “empuja” contra la puerta, pero en ninguno de los casos reconocemos el objeto que hace fuerza sobre nosotros. Son muchos los ejemplos que parecieran poner en contradicción el sentido común y las formulaciones anteriores. Es en este aspecto, donde los sistemas de referencias juegan un papel esencial dentro de la descripción de la mecánica. 11. Cuando Cuando se dice cuerda ideal y polea ideal.

Cuerda ideal: Las características de una cuerda ideal son que su largo es inextensible y que su masa es despreciable. El concepto de masa despreciable en una cuerda ideal implica m misma isma tensión a ambos lados de la cuerda, esto debido a que si aplicamos la segunda ley de newton a una porción de cuerda c uerda la sumatoria de fuerzas que actúan sobre ésta son dos tensiones T1 y T2 en sentidos opuestos es igual a la masa de la cuerda (despreciable) por la aceleración de la cuerda o lo que es lo mismo, Como la masa es despreciable o lo que es lo mismo tiende a cero, el término de la derecha de la igualdad tiende a cero y por lo tanto T1=T2. El otro concepto que representa la cuerda ideal es el hecho que sea inextensible lo que implica que si dos objetos están unidos por una cuerda inextensible esto significa que los mismos tienen igual velocidad e igual aceleración.

Polea Ideal: Al igual que para la cuerda ideal, la polea ideal posee masa despreciable, pero, además, su radio también lo es. Esto implica que las tensiones a un lado y otro de la polea son iguales en magnitud. 

VII.  CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: RECOMENDACIONES:   La siguiente práctica se concluyó con total satisfacción ya que se desarrolló un tema muy

importante como es las leyes de newton.

 

  Llegamos a conocer los materiales y accesorios con los cuales se llegó a realizar la práctica.   Recomendamos a nuestros compañeros de práctica, que guarden el orden al momento mom ento de que el

maestro explique, y cuando se ejecuten los experimentos.   Sugerimos a nuestros compañeros, que debemos debemos estar presente en el salón, en la hora indicada.   Permanecer de inicio a final de la práctica, tanto el docente y los estudiantes.

  VIII.

REFERENCIA:

  https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton   https://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html   http://www0.unsl.edu.ar/~cornette/Bolilla3.pdf   Curiosidades/4100/la-primera-ley-de-newton-ley-de-inercia   https://concepto.de/tercera-ley-de-newton/   https://definicion.de/masa/