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• Josue Manuel Arrieta Pedrozo

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EXPERIENCIA 3 RELACION ENTRE ACELERACION, FUERZA Y MASA.

ROBERTO CARLOS GARCIA DIAZ T00056660 ELKIN MARTINEZ SALCEDO T00058307 JOSUE ARRIETA PEDROZO T00058067 JUAN ANDRÉS LENGUA PUELLO T00058033 IVAN ZAPATA FLOREZ T00058800

YENNY MULFORD GUERRERO Docente

FISICA MECÁNICA

FACULTAD DE INGENIERÍA UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR CARTAGENA D. T. y C. 22/09/2019

EXPERIENCIA 3. RELACION ENTRE ACELERACION, FUERZA Y MASA. INTRODUCCION: Aceleración, fuerza y masa Segunda Ley de Newton La aceleración se produce cuando una fuerza desequilibrada actúa sobre un cuerpo. Hay dos factores que influyen en la aceleración de un objeto: La fuerza neta que actúa sobre él y la masa del cuerpo, segunda ley de movimiento de Newton que describe cómo la fuerza y las masas afectan a la aceleración. La ley establece que la aceleración de un objeto es igual a la fuerza neta que actúa sobre el mismo dividido por su masa. Relaciones directas e inversas La segunda ley de Newton muestra que hay una relación directa entre la fuerza y la aceleración. Cuanto mayor es la fuerza que se le aplica a un objeto con una masa dada, mayor será su aceleración. Por su parte, la relación entre la masa y la aceleración es inversa, es decir, cuando una variable aumenta, la otra variable disminuye. Cuanto mayor sea la masa de un objeto, menos se va a acelerar cuando se le aplique una fuerza dada. OBJETIVOS: Verificar experimentalmente la relación entre aceleración, fuerza y masa.

RESUMEN: En este documento se describe la relación existente entre aceleración, fuerza y masa, utilizando como guía la segunda ley de Newton para analizar las fuerzas que intervienen en un sistema de cuerpos. MATERIALES: 1 Carril de 1,5 1 Carro 1 Imán de retención (electroimán) 1 Rueda de radios de uso múltiple 1 Barrera luminosa 4 Pesas con hendidura, 10 g 1 Par de cables 1 Par de masas adicionales 1 Soporte para rueda de radios de uso múltiple 1 Seda 1 Porta pesas con hendidura, 10 g 1 Cronómetro electrónico 1 Cable de conexión

Montaje Experimental.

(a)

(b) Esquema Del Montaje:

VARIABLES A UTILIZAR: a: Aceleración t: Tiempo F: Fuerza T: Tensión %E: Exactitud Vt: Valor teórico Vp: Valor practico x: Distancia recorrida

ECUACIONES Aceleración en cinemática: 𝑎 =

2𝑥 𝑡2

Leyes de Newton F=𝑚∗𝑎 𝑚=F∗𝑎 𝑚₂𝑔

𝑎 = m₁+m₂ Error porcentual %𝐸 =

|Vt−Vp|

VT

*100

PROCEDIMIENTO: 1. Arme inicialmente el montaje tal como lo indica la figura 1 con la masa del porta pesas como m2. 2. Con la ayuda de un nivel, coloque el carril en posición horizontal. 3. Ajuste adecuadamente el tornillo del núcleo del electroimán, de tal manera que el carro todavía se mantenga en reposo. 4. Fije el punto inicial con la bandera de interrupción colocada en el carro y lea su posición en la regla del carril. 5. Coloque la barrera luminosa a una distancia x entre 50 cm y 60 cm de distancia del punto inicial. 6. Ajuste el largo del sedal de tal forma que la porta pesas no llegue al piso antes de que el carro pase por la barrera luminosa. 7. Realice un ensayo de prueba iniciando el movimiento accionando el pulsador START/STOP del cronómetro. Asegúrese que la bandera de interrupción del carro pase por la barrera luminosa y que el cronómetro registre el tiempo. 8. Con el pulsador RESET del cronómetro ponga a cero el cronómetro. ¡Ya está listo el montaje para tomar los datos! ANALISIS: Cálculo de la masa del carro por la segunda ley de Newton 1. Determine la fuerza F (en newton) que estuvo aplicada sobre el carro y la aceleración a (en m/s2) correspondiente que esta fuerza le imprimió al carro en cada uno de los casos. Realice una nueva tabla de datos con F y la aceleración a correspondiente.

Donde: x = 59 cm= 0,59 m Tabla De Datos Nº1. m₂(Kg) 0,004 0,0078 0,0097 0,0115 0,0134

t₁ t₂ t₃ 3,106 3,105 3,106 2,40 2,40 2,39 2,176 2,177 2,177 2,02 2,03 2,02 1,883 1,882 1,883 Tabla Nº2 = Resultado de la aceleración

t 3,105 2,396 2,176 2,023 1,882

No. 1 2 3 4 5

m2 ac an 0,004 0,12239 0,09605 0,0078 0,20554 0,18557 0,0097 0,24920 0,22972 0,0115 0,28833 0,27117 0,0134 0,33315 0,31453 Tabla Nº3 = Resultado de la tensión

%E 27,38 10,76 8,47 6,32 5,91

No. 1 2 3 4 5

m2 0,004 0,0078 0,0097 0,0115 0,0134

%E 98,81 33,92 24,23 18,60 14,77

tc 0,38002 0,49248 0,54226 0,58329 0,62699

tn 0,0003842 0,0014474 0,0022282 0,0031184 0,0042147

Tabla De Datos Para Sacar F(Newton). No.

a(m/𝑠 2 ) 2𝑥 𝑎 = 𝑡2

F(N) F=𝑚∗𝑎

1 2 3 4 5

0,12239 0,20554 0,24920 0,28833 0,33315

0,000489 0,001603 0,002417 0,003315 0,004464

2. Calcule la masa del carro utilizando la segunda ley de Newton para cada caso. Promedie sus resultados.

∑𝑓𝑦 = 0 𝑁 − 𝑚1𝑔 = 0 ∑𝑓𝑥 = 𝑚1 𝑎 𝑇 = 𝑚1 𝑎 𝑚1 = 𝑇/𝑎

𝑇 = F m1 = F/a

No.

a(m/𝑠 2 ) 2𝑥 𝑎 = 𝑡2

F(N) F=𝑚∗𝑎

0,12239 0,20554 0,24920 0,28833 0,33315 0,23972

0,000489 0,001603 0,002417 0,003315 0,004464 0,002457

1 2 3 4 5 promedio

Masa del carro m1 = F/a

0,00399 0,00779 0,00969 0,01149 0,01339 0,00927

Cálculo de la masa del carro por el método de mínimos cuadrados. 3. Realice una gráfica de F contra a.

Cálculo de la masa del carro teóricamente.

4. Conociendo la aceleración a, la masa M2 y la aceleración gravitacional g, encuentre una expresión para calcular la masa M1 del carro. Se recomienda realizar un diagrama de cuerpo libre.

Para M1 ∑𝑓𝑦 = 0 𝑁 − 𝑚1𝑔 = 0 ∑𝑓𝑥 = 𝑚1 𝑎 𝑇 = 𝑚1* 𝑎 (1)

Para M2 ∑𝑓𝑥 = 0 ∑𝑓𝑦 = −𝑚2 𝑎 (−1) (𝑇 − 𝑚2 𝑔) = (−1) − 𝑚2 𝑎 −𝑇 + 𝑚2 ∗ 𝑔 = 𝑚2 𝑎 (2) No.

1 2 3 4 5 promedio

a(m/𝑠 2 ) 2𝑥 𝑎 = 𝑡2

F(N) F=𝑚∗𝑎

0,12239 0,20554 0,24920 0,28833 0,33315 0,23972

0,000489 0,001603 0,002417 0,003315 0,004464 0,002457

Sumo (ecuación 1 con 2) 𝑇 = 𝑚1 𝑎 −𝑇 + 𝑚2 𝑔 = 𝑚2 𝑎 𝑚2 𝑔 = (𝑚1 + 𝑚2) 𝑎 𝑚2 𝑔 = 𝑚1𝑎 + 𝑚2𝑎

Masa del carro m1 = F/a

0,00399 0,00779 0,00969 0,01149 0,01339 0,00927

𝑚1𝑎 = 𝑚2 𝑔 − 𝑚2𝑎 𝑚1=

m2 g − m2a 𝑎

5. Remplace los datos experimentales y calcule la masa del carro en cada caso. Promedie sus resultados.

No. 1 2 3 4 5 promedio

Masa 2 m₂(Kg) 0,004 0,0078 0,0097 0,0115 0,0134 0,00928

Masa 1 m₁(Kg) 0,31628 0,36409 0,37176 0,37937 0,38077 0,362454

Cálculo de la exactitud en la medida de la masa. 6. Calcule la exactitud de la medida de la masa. Tome el valor medido directamente de la masa como valor real.

%𝐸 =

|Vt−Vp|

VT

*100

Vt: Valor teórico Vp: Valor practico %𝐸 =

|0,362454−0,00927|

0,362454

*100 = 97,44%

7. ¿Cuál fue la causa del error en cada medida?

sus causas se deben a los efectos provocados por las variaciones de presión, humedad, y temperatura del ambiente sobre los instrumentos. CONCLUSION Todo lo anterior, nos ayuda a profundizar el comportamiento de los movimientos con ayuda de las leyes de newton, las cuales nos facilitan la manera de obtener esas fuerzas, distancias, velocidades, aceleración y tiempo que se llevan los mismos (movimiento). Además, vimos más claro la importancia de los diagramas de flujos al momento de hacer cálculos, ya que de ellas dependen los signos y las fuerzas que actúan. BIBLIOGRAFIA SERWAY, Raymond and JEWETT, John. Física para ciencias e ingenierías. http://www.monografias.com/trabajos35/newt on-fuerza-aceleracion/newton fuerzaaceleracion.shtml 8.3 http://biolab2.fisica.edu.uy/minc.pdf http://www2.ib.edu.ar/becaib//bib2007/Sange r.pdf