Informe 1 Segunda Ley de Newton UTP

Curso

:

Laboratorio de Física I

Profesor

:

Ing. Tomas Efraín Álvarez Loli

Informe Nro.

:

1

Tema

:

Segunda Ley de Newton

Mesa Nro.

:

2–B

Integrantes

:

Reinoso Núñez, Edilberto Reynaldo

Fecha del Experimento

:

Jueves 21 de febrero de 2013

Hora

:

De 11:20 a 13:00

Fecha de entrega Del informe

:

Jueves 28 de febrero de 2013

Hora

:

De 11:20 a 13:00

2013-I

INTRODUCCION Las leyes del movimiento tienen un interés especial aquí; tanto el movimiento orbital como la ley del movimiento de los cohetes se basan en ellas. Newton planteó que todos los movimientos se atienen a tres leyes principales formuladas en términos matemáticos y que implican conceptos que es necesario primero definir con rigor. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento; otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m. “La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional a su aceleración.”

OBJETIVOS -

Analizar y comprobar las diferentes relaciones que tiene la fuerza existente entre las masas y la aceleración.

-

Dar a conocer de qué se trata la segunda ley de Newton.

-

Analizar en diversos tiempos el movimiento que realiza el carrito debido a sus masas a través del Software Logger Pro.

-

Lograr un mejor desarrollo en el los laboratorios deben tomarse datos precisos que se toman a través de unos aparatos electrónicos la cual nos facilita obtener datos con precisión y dichas gráficas.

EQUIPOS Y MATERIALES -

Un riel de metal de precisión

-

Un carro dinámico

-

Una interface Vernier

-

Una PC. (Logger Pro)

-

Una Foto-puerta (sensor)

-

Una polea simple

-

Una balanza

-

Un porta masas

-

Un Juego de masas

-

Cordel o pita

MARCO TEORICO Se denomina Leyes de Newton a tres leyes concernientes al movimiento delos cuerpos. La formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en1687, en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica. Las leyes de Newton constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica. En el tercer volumen de los Principia Newton mostró que, combinando estas leyes con su Ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario. Debe aclararse que las leyes de Newton tal como comúnmente se exponen, sólo valen para sistemas de referencia inerciales. En sistemas de referencia no-inerciales junto con las fuerzas reales deben incluirse las llamadas fuerzas ficticias o fuerzas de inercia que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. Segunda Ley de Newton o Ley de la Fuerza: “La variación del momento lineal de un cuerpo es proporcional a la resultante total de las fuerzas actuando sobre dicho cuerpo y se produce en la dirección en que actúan las fuerzas.”

Newton definió el momento lineal (momentum) o cantidad de movimiento como una magnitud representativa de la resistencia de los cuerpos a alterar su estado de movimiento definiendo matemáticamente el concepto coloquial de inercia.

Donde m se denomina masa inercial. La segunda ley se escribe por lo tanto:

Esta ecuación es válida en el marco de la teoría de la relatividad de Albert Einstein si se considera que el momento de un cuerpo se define como: Substituyendo en la ecuación de la fuerza, la definición de la cantidad de movimiento clásica la segunda ley de Newton adquiere la forma más familiar de:

Esta ley constituye la definición operacional del concepto de fuerza, ya que tan sólo la aceleración puede medirse directamente. De una forma más simple, se podría también decir lo siguiente: “La fuerza que actúa sobre un cuerpo es directamente proporcional al producto de su masa y su aceleración”

Donde F es la fuerza aplicada, “m” es la masa del cuerpo y “a” la aceleración.

PROCEDIMIENTO: MONTAJE EXPERIMENTAL: Montar el sistema que se muestra en la Figura Nº 3:

FIGURA Nº 3: Sistema experimental de la Segunda Ley de Newton

Elija las masas M (carro) y msusp (masa suspendida) de tal modo que el móvil se deslice con mucha facilidad. Al deslizarse, los cuerpos; girará la polea y nos permitirá recoger información sobre el movimiento de ellos utilizando la foto celda sujeta sobre la polea. Antes de comenzar a medir recuerde que puede cambiar las condiciones en su sistema experimental agregando o quitando masas del portamasa. También es importante que antes de ponerse a medir PIENSE: qué datos precisa y cómo los puede obtener del experimento o elaborar de los datos obtenidos. Conecte la foto celda con la polea al canal 1 de la interfaz, seleccione Configurar sensores del menú Experimento y luego seleccione Mostrar todas las interfaces. Al presionar sobre la foto puerta seleccione Establecer distancia o longitud y ahí Smart pulley (10 Spoke) Outside edge. De esta manera la polea podrá medirnos distancias, velocidades y aceleraciones Mida y registre en la Tabla Nº 1 las masas M y msusp. Posicione el carro en el extremo superior del riel. La medición empezará automáticamente cuando el haz de iluminación de la foto celda sea bloqueado por primera vez. Presione el botón comenzar la recolección de datos.

para

Antes de que el carro impacte el extremo inferior del riel, presione el botón recolección de datos.

para terminar con la

Obtenga el valor de la aceleración (en este caso aceleración experimental: aexp.) y regístrela en la Tabla Nº 1. Para ello evalué el ajuste de curvas

proporcionado por el programa.

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) permanecerá constante. Mida y registre los valores para M y msusp. Repita los pasos anteriores. Repita el procedimiento anterior para 5veces.

ACTIVIDAD: DESARROLLO (La actividad 1, 2, están presentes en esta tabla) Tabla # 1

Tabla # 2

Tabla # 3

Tabla # 4

Tabla # 5

TABLA DE RESULTADOS MasaSuspendida (Kg)

Masa Total o del sistema (kg)

M

msusp.

Mtotal = M+ msusp.

aexp.

0.5575

0.0335

0.591

0.5867

0.55

0.595

0.550

0.041

0.591

0.6935

0.67

0.598

0.542

0.049

0.591

0.825

0.81

0..591

0.5275

0.0635

0.591

1.076

1.05

0.591

Masa (Kg)

Aceleración AceleraciónTeórica Experimental (m/s2 ) (m/s2 )

a=msusp .g/ +msusp

M

Fuerza Aceleradora (N)

F .acel =

msusp.

Aceleración Experimental (m/s2 )

Fuerza Aceleradora (N)

Masa Experimental (Kg)

Masa Teórica (Kg)

Error Absoluto

Error Porcentual

0.5867

0.595

0.599

0.591

0.008

1%

0.6935

0.598

0.601

0.591

0.01

1%

0.825

0..591

0.598

0.591

0.007

1%

1.076

0.591

0.609

0.591

0.018

2%

1.312

0.591

0.603

0.591

0.012

1%

Aceleración Experimental ( m/s2)

Aceleración teórica (m/s2)

Error Absoluto

Error Porcentual

0.5867

0.55

0.03

5%

0.6935

0.67

0.02

2%

0.825

0.81

0.01

1%

1.076

1.05

0.02

1%

1.312

1.29

0.02

1%

CUESTIONARIO: ¿Qué relación existe entre las variables graficadas? Entre la fuerza y la aceleración hay una relación directamente proporcional, ya que a mayor “a” hay mayor fuerza, por la tanto su grafica se asemeja idealmente a un Y=X

En qué porcentaje cree usted que se comprobó la Segunda Ley de Newton. Analizando la tabla n°1 se observa que existe una diferenciaentre la aceleración experimental y teórica, ya que no se considera la fuerza de fricción del carril con respecto al carro de prueba. Ahora para saber el porcentaje que se comprobó la Segunda Ley de Newton se hará lo siguiente:

¿A qué atribuye el error experimental de la aceleración y masa total? Explique. Según los datos obtenidos y los análisis respectivos, los errores en la experimentación se deben a lo siguiente: • Que cada instrumento de medida tiene un pequeño porcentaje de error • No se considera la fuerza de fricción • La percepción Visual a la hora de pesar •Al momento de terminar la toma de datos, LOGGER PRO puede haber considerado como movimiento el choque del carrito.

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 qué, si se aceleran de manera idéntica con la misma fuerza inicial, la pelota de golf debería ir más lejos?

La pelota de golf irá más lejos ya que presenta una menor oposición del aire, ya que a mayor volumen mayor oposición, Ahora para la pelota de hule se observa que: Aceleración hule=a-6 aire