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INFORME PRÁCTICA NUMERO 5 SEGUNDA LEY DE NEWTON

PAULA NATALIA ALVAREZ MUÑOZ DANIEL ALZATE RAMIREZ DANIEL ARCINIEGAS HARTMAN

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DE PETROLEOS NEIVA - HUILA 2015

INFORME PRÁCTICA NUMERO 5 SEGUNDA LEY DE NEWTON

PAULA NATALIA ALVAREZ MUÑOZ DANIEL ALZATE RAMIREZ DANIEL ARCINIEGAS HARTMAN

PRESENTADO A: MARITZA VIVAS NARVAEZ DOCENTE DE AREA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA DE PETRÓLEOS NEIVA HUILA 2015 2

TABLA DE CONTENIDO

1. OBJETIVOS...................................................................................................... 4 2. INTRODUCCION .............................................................................................. 5 3. ORIENTACION TEORICA ................................................................................ 6 3.1.

ISSAC NEWTON........................................................................................ 6

3.2.

UNIDADADES DE FUERZA Y MASA. ....................................................... 7

3.3.

LEYES DE NEWTON................................................................................. 8

3.3.1.

PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA ....................... 8

3.3.2.

SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE FUERZA.......................... 10

3.3.3

TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN 12

4. MATERIALES. ................................................................................................ 14 5. PROCEDIMIENTO ......................................................................................... 15 5.1. RELACIÓN FUERZA, ACELERACIÓN, MASA DEL SISTEMA CONSTANTE..................................................................................................... 16 5.1.1. CALCULOS Y DISCUCIONES FUERZA Y ACELERACIÓN. MASA CONSTANTE.................................................................................................. 17 5.2. RELACIÓN ENTRE LA MASA DEL MÓVIL Y LA ACELERACIÓN ADQUIRIDA, FUERZA MOTRIZ CONTANTE. .................................................. 22 5.2.1. CALCULOS Y DISCUCIONES MASA Y ACELERACION, FUERZA CONSTANTE.................................................................................................. 22 6. CONCLUSIONES ........................................................................................... 30 7. BIBLIOGRAFIA............................................................................................... 31

3

1. OBJETIVOS



Determinar las características de la Segunda Ley de Newton.



Analizar el movimiento de un cuerpo que se desplaza a lo largo de la dirección X con una aceleración dada a través de la tensión en una cuerda sobre un carril de aire.



Estudiar experimentalmente la Segunda Ley de Newton, calculando la fuerza a partir de la aceleración que se produce sobre el sistema y comparándola con la fuerza neta

4

2. INTRODUCCION

La segunda ley de Newton establece que la fuerza experimentada por un cuerpo es proporcional al producto de la masa y la aceleración. En esta teoría, la masa del cuerpo es constante, y también notamos que para acelerar el movimiento es indispensable proporcionar mayor fuerza. En este experimento analizaremos que los cuerpos con diferentes masas pueden experimentar diferentes aceleraciones. Una buena explicación para misma es que establece que siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza sobre el primero cuya magnitud es igual, pero en dirección contraria a la primera. También podemos decir que la segunda ley de Newton responde la pregunta de lo que le sucede a un objeto que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre él. El objetivo central de ésta práctica es encontrar la relación que existe entre la aceleración y la masa de un cuerpo por medio de un sistema de flotación lineal, un

impulsor

de

aire,

cronómetro

digital

y

juegos

de

pesas.

Durante esta práctica se pretende poner en práctica la segunda Ley de Newton, sabiendo ya lo teórico y únicamente aplicándolo en una forma física.

5

3. ORIENTACION TEORICA

3.1.

ISSAC NEWTON

Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos

en

el

universo,

en

tanto

que

“Constituyen los cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en general. Aunque incluyen ciertas definiciones y en cierto sentido pueden verse como axiomas, Newton afirmó que estaban basadas en observaciones y experimentos cuantitativos; ciertamente no pueden derivarse a partir de otras relaciones más básicas. La demostración de su validez radica en sus predicciones… La validez de esas predicciones fue verificada en todos y cada uno de los casos durante más de dos siglos.” En concreto, la relevancia de estas leyes radica en dos aspectos: 

Por un lado, constituyen, junto con la transformación de Galileo, la base de la mecánica clásica;



Por otro, al combinar estas leyes con la Ley de la gravitación universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler sobre el movimiento planetario.

Sí, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, así como toda la mecánica de funcionamiento de las máquinas.

6

Su formulación matemática fue publicada por Isaac Newton en 1687 en su obra Philosophiae Naturalis Principia Matemática.

dinámica clásica, sólo se cumple en los sistemas de referencia inerciales; es decir, sólo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de la velocidad de la luz (que no se acerquen a los 300,000 km/s); la razón estriba en que cuanto más cerca esté un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurriría en los sistemas de referencia no-inerciales), más posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenómenos denominados efectos relativistas o fuerzas ficticias, que añaden términos suplementarios capaces de explicar el movimiento de un sistema cerrado de partículas clásicas que interactúan entre sí. El estudio de estos efectos (aumento de la masa y contracción de la longitud, fundamentalmente) corresponde a la teoría de la relatividad especial, enunciada por Albert Einstein en 1905.

3.2.

UNIDADADES DE FUERZA Y MASA.

Una unidad de fuerza muy utilizada es el kilogramo fuerza (Kgf). Pero éste no es la unidad de fuerza más conveniente cuando se trata de emplear la segunda ley de Newton. Las unidades de medida de las diversas cantidades empleadas hasta hace algunos años, variaban mucho de un país a otro, dificultando así la comunicación y el intercambio científico y tecnológico entre las naciones. En su intento por obtener la unificación en el empleo de las unidades, científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en congresos, en los cuales se estructuró un nuevo sistema llamado Sistema Internacional de Unidades (SI) cuyas unidades se pueden establecer con base únicamente en tres unidades fundamentales: o

unidad de longitud: metro (m)

o

unidad de masa: Kilogramo (Kg)

7

o

unidad de tiempo: segundo (s)

Debido a esta elección, el sistema de unidades se llamó MKS (metro, kilogramo, segundo). Para obtener la unidad de fuerza, utilizaremos la segunda ley de Newton: F = m.a, es decir, unidad de fuerza es el producto entre la unidad de masa y de aceleración. Esta unidad de fuerza utilizada es el Newton (N): N = 1 Kg. m / s2 o sea, 1 N es la fuerza que al actuar sobre una masa de 1 Kg, le imprime una aceleración de 1 m/s 2

3.3.

LEYES DE NEWTON

3.3.1. PRIMERA LEY DE NEWTON O LEY DE LA INERCIA

La primera ley del movimiento rebate la idea aristotélica de que un cuerpo solo puede mantenerse en movimiento si se le aplica una fuerza. Newton expone que: Corpus omne perseverare in statu suo

Todo cuerpo persevera en su estado de

quiescendi vel movendi uniformiter in

reposo

directum, nisi quatenus illud a viribus

rectilíneo a no ser que sea obligado a

impressis cogitur statum suum mutare4

cambiar su estado por fuerzas impresas

o

movimiento

uniforme

y

sobre él.

8

Esta ley postula, por tanto, que un cuerpo no puede cambiar por sí solo su estado inicial, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuyo resultante no sea nulo sobre él. Newton toma en cuenta, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza, pero nunca entendiendo como está a la fricción. En consecuencia, un cuerpo con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o, dicho de otra forma; un objeto en movimiento no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En el caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero, por lo que si esta cambia es porque sobre ese cuerpo se ha ejercido una fuerza neta. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, ya que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, no obstante 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, por ejemplo, suponer a un observador fijo en la Tierra es una buena aproximación de sistema inercial. Lo anterior porque a pesar que la Tierra cuenta con una aceleración traslacional y rotacional estas son del orden de 0.01 m/s^2 y en consecuencia podemos considerar que un sistema de referencia de un observador dentro de la superficie terrestre es un sistema de referencia inercial.

9

3.3.2. SEGUNDA LEY DE NEWTON O LEY DE FUERZA La segunda ley del movimiento de Newton dice: Mutationem motus proportionalem

El cambio de movimiento es proporcional a

esse vi motrici impressæ, & fieri

la fuerza motriz impresa y ocurre según la

secundum lineam rectam qua vis illa

línea recta a lo largo de la cual aquella

imprimitur.

fuerza se imprime.

Esta ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento (cuya masa no tiene por qué ser constante) actúa una fuerza neta: la fuerza modificará el estado de movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección. En concreto, los cambios experimentados en el momento lineal de un cuerpo son proporcionales a la fuerza motriz y se desarrollan en la dirección de esta; las fuerzas son causas que producen aceleraciones en los cuerpos. Consecuentemente, hay relación entre la causa y el efecto, la fuerza y la aceleración están relacionadas. Dicho sintéticamente, la fuerza se define simplemente en función del momento que se aplica a un objeto, con lo que dos fuerzas serán iguales si causan la misma tasa de cambio en el momento del objeto. En la mayoría de las ocasiones hay más de una fuerza actuando sobre un objeto, en este caso es necesario determinar una sola fuerza equivalente ya que de ésta depende la aceleración resultante. Dicha fuerza equivalente se determina al sumar todas las fuerzas que actúan sobre el objeto y se le da el nombre de fuerza neta.7 En términos matemáticos esta ley se expresa mediante la relación:

Donde: Es el momento lineal La fuerza total o fuerza resultante.

10

Suponiendo que la masa es constante y que la velocidad es muy inferior a la velocidad de la luz la ecuación anterior se puede reescribir de la siguiente manera: Sabemos que

es el momento lineal, que se puede escribir m.V donde m es

la masa del cuerpo y V su velocidad.

Consideramos a la masa constante y podemos escribir

aplicando

estas modificaciones a la ecuación anterior:

La fuerza es el producto de la masa por la aceleración, que es la ecuación fundamental de la dinámica, donde la constante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo, es su masa de inercia. Veamos lo siguiente, si despejamos m de la ecuación anterior obtenemos que m es la relación que existe entre

y

. Es decir la relación que hay entre la fuerza aplicada al

cuerpo y la aceleración obtenida. Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar su aceleración (una gran masa) se dice que tiene mucha inercia. Es por esta razón por la que la masa se define como una medida de la inercia del cuerpo. Por tanto, si la fuerza resultante que actúa sobre una partícula no es cero, esta partícula tendrá una aceleración proporcional a la magnitud de la resultante y en dirección de ésta. La expresión anterior así establecida es válida tanto para la mecánica clásica como para la mecánica relativista, a pesar de que la definición de momento lineal es diferente en las dos teorías: mientras que la dinámica clásica afirma que la masa de un cuerpo es siempre la misma, con independencia de la velocidad con la que se mueve, la

11

mecánica relativista establece que la masa de un cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que se mueve dicho cuerpo. De la ecuación fundamental se deriva también la definición de la unidad de fuerza o newton (N). Si la masa y la aceleración valen 1, la fuerza también valdrá 1; así, pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa de un kilogramo le produce una aceleración de 1 m/s². Se entiende que la aceleración y la fuerza han de tener la misma dirección y sentido. La importancia de esa ecuación estriba sobre todo en que resuelve el problema de la dinámica de determinar la clase de fuerza que se necesita para

producir

uniforme

los

(m.r.u),

diferentes circular

tipos

uniforme

de

movimiento:

(m.c.u)

y

rectilíneo

uniformemente

acelerado (m.r.u.a). Si sobre el cuerpo actúan muchas fuerzas, habría que determinar primero el vector suma de todas esas fuerzas. Por último, si se tratase de un objeto que cayese hacia la tierra con una resistencia del aire igual a cero, la fuerza sería su peso, que provocaría una aceleración descendente igual a la de la gravedad.

3.3.3

Actioni

TERCERA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DE ACCIÓN Y REACCIÓN

contrariam

Semper

&

Con toda acción ocurre siempre una

æqualem esse reactionem: sive

reacción igual y contraria: quiere

corporum duorum actiones in se

decir que las acciones mutuas de

mutuo semper esse æquales & in

dos cuerpos siempre son iguales y

partes contrarias dirigi.

dirigidas en sentido opuesto.

12

La tercera ley de Newton es completamente original (pues las dos primeras ya habían sido propuestas de otras maneras por Galileo, Hooke y Huygens) y hace de las leyes de la mecánica un conjunto lógico y completo. Expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo (empuje), este realiza una fuerza de igual intensidad, pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas, situadas sobre la misma recta, siempre se presentan en pares de igual magnitud y de dirección, pero con sentido opuesto. Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (lo cual requeriría velocidad infinita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas puesto que estas no se propagan por el espacio de modo instantáneo sino que lo hacen a velocidad finita "c". Es importante observar que este principio relaciona dos fuerzas que no están aplicadas al mismo cuerpo, produciendo en ellos aceleraciones diferentes, según sean sus masas. Por lo demás, cada una de esas fuerzas obedece por separado a la segunda ley. Junto con las anteriores leyes, ésta permite enunciar los principios de conservación del momento lineal y del momento angular.

13

4. MATERIALES. 

Riel de aire Fuente de aire



Carro deslizador Sensor Cassy Lab



Barreras de luz



Sedal de pesca Cables de 6 polos



Rueda de radios



Software CASSY Lab



PC con: Windows, Excel.



Unidad de timmer



Masas de Newton

14

5. PROCEDIMIENTO

El sistema consiste en un carro planeador, el cual se mueve sobre un carril de aire, mediante la tensión en una cuerda unida en su extremo a una masa atravesando una polea (ver figura 1). Las variables a medir en dicho sistema son la posición, la velocidad, la aceleración y la fuerza.

. Relación fuerza, aceleración, masa del

sistema constante.

15

5.1. RELACIÓN FUERZA, ACELERACIÓN, MASA DEL SISTEMA CONSTANTE.

Para conseguir la primera fuerza motriz seleccione una masa impulsora de 10 gramos y colóquela , en hilo que pasa por la polea. Con ello la masa total del sistema en movimiento es igual a la masa del carro dinámico más las 8 unidades de masa cada una de 1 gramo , en esta prueba 6 unidades de masa van en el carrito. Obtenga el valor de la masa del carro y de las 8 unidades de masa con ayuda de la balanza.. En la segunda prueba pase una unidad de masa del carrito y agréguela a las masas colgantes, de esta forma se aumenta la fuerza motriz manteniendo constante la masa del sistema. Repita el procedimiento anterior 6 veces más aumentando la fuerza motriz. Con ayuda de Cassylab obtenga la aceleración para cada prueba. Cargar ajustes: Este atento a la explicación del profesor.      

Sujete el carro con el imán de retención. Defina el punto cero del recorrido (→ 0 ← en Ajustes sA1). Inicie la medición con (el carro arranca). La medición se detiene automáticamente después de un número prefijado de flancos. Si es necesario repita la medición para ello sujete nuevamente el carro con el imán de retención, defina otra vez el punto cero e inicie la medición. Tome el registro de la fuerza motriz y de la aceleración de cada prueba.

16

5.1.1. CALCULOS Y DISCUCIONES FUERZA Y ACELERACIÓN. MASA CONSTANTE FUERZA EN FUNCION DE LA ACELERACION TABLA DE DATOS Aceleración a (m/s^2)

Fuerza F (N) 0

-0,027

0,8704

0,196

1,1514

0,294

1,5357

0,392

1,9309

0,49

2,297

0,588

GRAFICO FUERZA EN FUNCION DE LA ACELERACION

Fuerza en función de la Aceleración 0,7 0,6

Fuerza F en Newton

0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 -0,1

0

0,5

1

1,5

Aceleración a en m/s^2

2

2,5

y = 0,269x - 0,0269

Ecuación de la recta F(a)=(0,269kg)a-0,0269N

17

TABLA FUERZA Y ACELERACION FUERZA F EN ACELERACIÓN A EN NEWTON M/S2 0,8704 1,1514 1,5357 1,9309 2,297

F/A N/(M/S2) 0,196 0,294 0,392 0,49 0,588

0,2252 0,255 0,255 0,253 0,255

DATOS OBTENIDOS POR LAS SIGUIENTES MEDICIONES Y TABLAS  FUERZA 0.196 N TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0 0,259 0,345 0,425 0,505 0,58 0,655 0,735 0,815 0,895 0,97

ACELERACION 0 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704 0,8704

POSICION 0,024 0,046 0,076 0,115 0,161 0,216 0,277 0,347 0,424 0,51 0,603

 FUERZA 0.294 N TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0,584 0,695 0,815 0,93 1,04 1,16

ACELERACION 1,1514 1,1514 1,1514 1,1514 1,1514 1,1514

POSICION 0,097 0,145 0,209 0,284 0,372 0,47 0,58

18

 FUERZA 0.392 N TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

0,503 0,655 0,805 0,965 1,115 1,27

ACELERACION 1,5357 1,5357 1,5357 1,5357 1,5357 1,5357

POSICIÓN 0,038 0,08 0,139 0,211 0,3 0,404 0,523

 FUERZA 0.490 N TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

0,46 0,557 0,675 0,758 0,844 0,946 1,054 1,137 1,235 1,336

ACELERACIÓN 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309 1,9309

POSICIÓN 0,035 0,056 0,081 0,113 0,148 0,189 0,232 0,283 0,336 0,397 0,459

 FUERZA 0.588 N TIEMPO 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

VELOCIDAD 0,7 0,82 0,92 1,04 1,16 1,27 1,39 1,5 1,61 1,74

ACELERACION 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297 2,297

POSICIÓN 0,071 0,102 0,141 0,184 0,233 0,288 0,349 0,415 0,488 0,565 0,649

19

5.1.1.1. GRAFICAS  FUERZA 0.196 N.

X vs T

V vs T y = 0,8704x + 0,127

1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0

0,5

1

1,5

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0

0

0,5

1

1,5

 FUERZA 0.294 N.

V vs T

X vs T 0,7

1,4

0,6

1,2 1

0,4

0,8

0,3

0,6

0,2

0,4

0,1

0,2 0

y = 0,8079x + 0,0658

0,5

y = 1,1514x + 0,4677

0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

 FUERZA 0.392 N.

V vs T

X vs T

1,4

0,6 y = 1,5357x + 0,348

1,2

0,5

1

0,4

0,8

0,3

0,6

0,2

0,4

0,1

0,2 0

0 0

0,2

0,4

0,6

0,8

0

0,2

0,4

0,6

0,8

20

 FUERZA 0.490 N.

V vs T 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

X vs T 0,5

y = 1,9309x + 0,3692

0,4 0,3 0,2 0,1 0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

 FUERZA 0.588 N

V vs T

X vs T

2

0,7 y = 2,297x + 0,5833

0,6

1,5

0,5 0,4

1

0,3 0,2

0,5

0,1 0

0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0

0,2

0,4

0,6

ANÁLISIS DE RESULTADOS: 

¿Cuál

es

significado

de la

pendiente

de

la

gráfica fuerza vs

Aceleración? R/ En el experimento con un carro de masa m que no varía su fuerza no es constante porque la masa de un cuerpo es el cociente entre la fuerza que actúa en éste y la aceleración que produce en él.

21

Concluimos que mientras la fuerza está actuando la velocidad del cuerpo varia en forma constante (igual a la masa), esto es, el cuerpo se mueve con aceleración constante.

La aceleración es directamente proporcional a la fuerza, ya que a mayor aceleración la fuerza aumenta, y así mismo si la fuerza disminuye la aceleración es menor, siempre y cuando la masa no varíe 

¿qué relación encontró entre la fuerza y la aceleración?

R/ La fuerza es igual a la masa por la aceleración, por lo tanto la relación que guardan es directamente proporcional 5.2.

RELACIÓN ENTRE LA MASA DEL MÓVIL Y LA ACELERACIÓN ADQUIRIDA, FUERZA MOTRIZ CONTANTE.

Coloque una fuerza motriz aproximadamente de 20 gr f. La masa del sistema para el primer ensayo es la masa del carro dinámico más la masa del cuerpo colgante, realice la prueba y con ayuda de Cassylab, obtenga la primera aceleración. Repita el procedimiento anterior

7

veces

más,

agregando

sucesivamente en cada prueba 20 gramos de masa al carrito dinámico. 5.2.1. CALCULOS Y DISCUCIONES MASA Y ACELERACION, FUERZA CONSTANTE. TABLA ACELERACION EN FUNCION DE LA MASA MASA M (KG) 0 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2

ACELERACIÓN A (M/S^2) 1,6504 0,7256 0,7609 0,7909 0,8255 0,8574 0,9005 0,9436 22

GRAFICA ACELERACION EN FUNCION DE LA MASA

Aceleración en función de la masa 1,8

Aceleración a (m/s^2)

1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0

0,05

0,1

0,15

0,2

Masa m (Kg)

0,25

0,3

y = -3,5704x + 1,6504

Ecuación de la recta a(m)=(-3,5704N)m+1,6504 m/s^2 TABLA MASA Y ACELERACION MASA M EN KG 0,26 0,25 0,24 0,23 0,22 0,21 0,2

ACELERACIÓN A EN M/S2 0,7256 0,7609 0,7909 0,8255 0,8574 0,9005 0,9436

M*A KG*M/S2 0,188 0,190 0,189 0,189 0,188 0,189 0,188

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DATOS OBTENIDOS DE LAS SIGUIENTES TABLAS.  MASA 0.26 KG TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45 0,5

0,119 0,15 0,185 0,232 0,271 0,3 0,333 0,37 0,4 0,45

ACELERACION 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256 0,7256

 MASA 0.250 KG TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

ACELERCIÓN 0,085 0,165 0,237 0,317 0,393 0,465 0,545 0,62 0,695 0,772 0,847

0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609 0,7609

24

 MASA 0.240 KG tiempo

velocidad 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

aceleración 0,125 0,205 0,28 0,36 0,44 0,515 0,595 0,675 0,755 0,84 0,915

0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909 0,7909

 MASA 0.230 KG TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1

0,211 0,29 0,375 0,455 0,535 0,62 0,705 0,786 0,866 0,954 1,035

ACELERACIÓN 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255 0,8255

0,423 0,507 0,587 0,681 0,768

ACELERACION 0,8574 0,8574 0,8574 0,8574 0,8574 0,8574

 MASA 0.220 TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

25

0,6 0,7 0,8

0,85 0,935 1,021

0,8574 0,8574 0,8574

 MASA 0.210 KG TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,257 0,344 0,438 0,527 0,615 0,7 0,79 0,89 0,98 1,065

ACELERACION 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005 0,9005

 MASA 0.200 KG TIEMPO

VELOCIDAD 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

0,2 0,3 0,39 0,48 0,58 0,675 0,765 0,86 0,96 1,05

ACELERACIÓN 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436 0,9436

26

5.2.1.1.

GRAFICAS

 MASA 0.260 Kg

V vs T 0,5 y = 0,7256x + 0,0815

0,4 0,3 0,2 0,1 0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

 MASA 0.250 Kg.

V vs T 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

y = 0,7609x + 0,0108

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

 MASA 0.240 Kg.

V vs T 1 y = 0,7909x + 0,0441

0,8 0,6 0,4 0,2 0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

 MASA 0.230 Kg.

27

V vs T 1,5 y = 0,8255x + 0,1258

1 0,5 0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

 MASA 0.220 Kg

V vs T 1,2 y = 0,8574x + 0,3357

1 0,8 0,6 0,4 0,2 0

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

 MASA 0.210 Kg

V vs T 1,5 y = 0,9005x + 0,1653

1 0,5 0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

 MASA 0.200 Kg.

V vs T 1,5 y = 0,9436x + 0,107

1 0,5 0

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

28

ANÁLISIS DE RESULTADOS: 

¿Cuál es significado de la constante en la fórmula que encontró? R/ La ecuación nos da un criterio para elegir el punto de corte en el eje y en este caso (1, 6504). El hecho de que el valor de la constante es mayor a los valores que se presentan en la gráfica, esto nos comprueba la segunda ley de newton que nos dice que la aceleración es inversamente proporcional a la masa, lo que nos quiere decir a mayor masa menor aceleración y en el punto que la masa sea cero la aceleración es máxima y a medida que la masa aumente, la aceleración disminuirá (valga la redundancia).



¿Qué relación encontró entre la masa y la aceleración?

R/ mientras mayor sea la masa de un cuerpo, menor será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza. El caso contrario también es cierto: mientras menor sea la masa de un cuerpo, mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza. Dicho de otra forma, la aceleración dependerá de la masa del cuerpo si aplicamos siempre una misma fuerza. Mientras mayor sea la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo de masa constante, mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo. Dicho de otra manera, al duplicar la fuerza neta, se duplicará la aceleración. El enunciado de este comportamiento se expresa diciendo que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el mismo.

29

6. CONCLUSIONES



Aprendimos a interpretar materialmente la primera ley de Newton que afirma que en ausencia de una fuerza neta cualquiera, sobre un cuerpo, este cuerpo permanecerá en reposo, o si está en movimiento este continuara moviéndose con velocidad constante, conservando su magnitud y dirección original. Pero si aplicamos una fuerza sobre este cuerpo, su velocidad debe cambiar y por lo tanto se produciría una aceleración.



Aprendimos a interpretar el concepto de Newton, en cuanto se refería a fuerza donde este físico se refería a fuerza como todo lo que ocasiona un movimiento.



Concluimos que mediante la segunda ley de Newton, podemos determinar el comportamiento de un cuerpo, debido a que esta ley enuncia que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza que se aplica sobre el cuerpo e inversamente proporcional a su masa.



Del experimento con el carrito observamos, y pudimos constatar por medio de mediciones hechas por medio del programa CASSY LAB, que la aceleración que experimento el carrito es directamente proporcional a la fuerza aplicada por las pesas sujetas al carro, es decir la pesas que aumentaban la masa del carro.



Concluimos que la aceleración depende directamente también de la masa del carro, si aumentamos la masa del carro la aceleración de este disminuía, la única forma de aumentar la aceleración es aumentando la fuerza, es decir aumentando la masa de las pesas que imprimían fuerzas sobre el carro. 30

7. BIBLIOGRAFIA



Guía laboratorio de física mecánica Usco



http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Leyes_de_Newton.html



http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton

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