• Author / Uploaded
• Gabriela Uribe

Citation preview

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER DESARROLLO

LABORATORIOS VIRTUALES

HILDA MARIA BUENO Profesor

GABRIELA URIBE VILLADIEGO 1981034 DIEGO JOSÉ MARTÍNEZ HUERTA 1981035

Cúcuta, Norte de Santander 27 de noviembre del 2020

OBJETIVOS:

 Comprobar con la ley segunda de Newton, la relación entre la masa, la aceleración y la fuerza de una masa en movimiento.  Determinar que la aceleración es directamente proporcional a la Fuerza neta aplicada.  Determinar que la aceleración es inversamente proporcional a la masa.  Determinar la relación entre la distancia recorrida y el tiempo.

TEORIA: La segunda Ley de Newton establece que cuando una fuerza neta actúa sobre un objeto, la aceleración resultante varía directamente con la fuerza neta e inversamente con la masa del objeto, es decir: Fneta

a= m

por lo tanto, ∑F= ma

La masa inercial de un cuerpo es la razón entre la fuerza neta ejercida sobre el objeto y su aceleración F

m= a

La masa gravitacional es la razón entre el peso de un cuerpo y la aceleración de la gravedad. w

m=g



Montaje para analizar la segunda ley de Newton

La aceleración del movimiento para el montaje mostrado en la Figura es: 𝑎 =𝑚1𝑔/(𝑚1+𝑚2) (1)

Donde m1 es la masa total de la porta pesas y m2 la masa total del deslizador. La velocidad de la masa m2 como una función del tiempo para una velocidad inicial 0 es: V = at y la posición de la masa como una función del tiempo es: x = ½ at2 Para el caso estudiado en esta práctica la Fuerza neta es igual al peso de la masa colgante, ya que se considera que no hay rozamiento. F = m1g

ANALISIS: 1. En la Tabla 1 registre los datos de la aceleración que indica el acelerómetro de la simulación para cada caso. Halle el valor de la fuerza neta aplicada 𝐹 = 𝑚1𝑔 (Trabaje con 𝑔 = 10𝑚⁄𝑠2). Utilice la ecuación (1) para calcular la aceleración del sistema y así compararla con la que registró el simulador. Tabla 1. Masa que está sobre la mesa constante (𝑚2 = 0.2𝐾𝑔) 𝑚1 (𝑘𝑔) 0.2 0.4 0.6 0.8

𝑚2 (𝐾𝑔) 0.2 0.2 0.2 0.2

𝑚1 + 𝑚2 (𝐾𝑔)

𝐹 (𝑁)

a 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟o𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (𝑚/ s2)

a 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑚/ s2)

2. Elabore un gráfico de 𝐹 vs. 𝑎calculada con los datos de la Tabla 1. (Donde 𝐹 es la variable independiente). 3. ¿Qué tipo de gráfica se obtiene? 4. Explique la relación entre las variables 𝐹 y 𝑎. ¿A qué equivale el cociente entre ellas? 5. Registre en la Tabla 2 los datos de aceleración que presentó el acelerómetro en la simulación. Halle el valor de la fuerza neta 𝐹 = 𝑚1𝑔 (Trabaje con 𝑔 ≅ 10𝑚⁄𝑠2). Utilice la ecuación (1) para calcular la

aceleración del sistema y así compararla con la que registró el simulador.

𝑚1 (𝑘𝑔) 0.2 0.2 0.2 0.2

𝑚2 (𝐾𝑔) 0.2 0.4 0.6 0.8

Tabla 2. Masa que cuelga constante (𝑚1 = 0.2𝐾𝑔). 1 a 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟o𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 a 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 𝑚1 + 𝑚2 𝐹 (Kg¿¿−1) ¿ m1 +m 2 (𝐾𝑔) (𝑁) (𝑚/ s2) (𝑚/ s2)

6. Elabore un gráfico de 1/ 𝑚1+𝑚2 vs. 𝑎 con los datos de la Tabla 2. (Donde 1/𝑚1+𝑚2 es la variable independiente). 7. ¿Qué tipo de gráfica se obtiene? 8. Encuentre la pendiente ¿Qué significado tiene ésta? 9. Explique la relación de proporcionalidad entre aceleración y masa. 10.Si usted empujara una pesada caja que está en reposo, necesitaría cierta fuerza F para que inicie su movimiento. Sin embargo, una vez en movimiento, sólo se necesita una fuerza muy pequeña para mantener ese movimiento. ¿Por qué?

SOLUCION: 1. En la Tabla 1 registre los datos de la aceleración que indica el acelerómetro de la simulación para cada caso. Halle el valor de la fuerza neta aplicada 𝐹 = 𝑚1𝑔 (Trabaje con 𝑔 = 10𝑚⁄𝑠2). Utilice la ecuación (1) para calcular la aceleración del sistema y así compararla con la que registró el simulador. 𝑚1 𝑚2 𝑚1 + 𝑚2 𝐹 (𝑁) a 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟o𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (𝑚/ a 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑚/ s2 ) (𝑘𝑔) (𝐾𝑔) (𝐾𝑔) s2) 0.2 0.2 0.4 2 5 5 0.4 0.2 0.6 4 3.33 6.66 0.6 0.2 0.8 6 2.5 7.5 0.8 0.2 1.0 8 2 8 2. Elabore un gráfico de 𝐹 vs. 𝑎calculada con los datos de la Tabla 1. (Donde 𝐹 es la variable independiente).

3. ¿Qué tipo de gráfica se obtiene?  Se obtiene una línea recta ascendente 4. Explique la relación entre las variables 𝐹 y 𝑎. ¿A qué equivale el cociente entre ellas?  La aceleración que se experimenta un cuerpo cuando sobre el actúa una fuerza resultante, es directamente proporcional a la masa y dirigida a lo largo de la línea de acción de fuerza. Al tener en cuenta la relación entre la aceleración y la masa y la relación entre la aceleración y la fuerza se puede concluir la segunda ley de newton. 5. Registre en la Tabla 2 los datos de aceleración que presentó el acelerómetro en la simulación. Halle el valor de la fuerza neta 𝐹 = 𝑚1𝑔 (Trabaje con 𝑔 ≅ 10𝑚⁄𝑠2). Utilice la ecuación (1) para calcular la aceleración del sistema y así compararla con la que registró el simulador. 𝑚1 (𝑘𝑔) 0.2 0.2 0.2

𝑚2 (𝐾𝑔) 0.2 0.4 0.6

𝑚1 + 𝑚2 (𝐾𝑔) 0.4 0.6 0.8

1 (Kg¿¿−1) ¿ m1 +m 2

2.5 1.66 1.25

𝐹 (𝑁) 2 2 2

a 𝑎𝑐𝑒𝑙𝑒𝑟o𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 (𝑚/ s2)

a 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎 (𝑚/ s2)

5 6.66 7.5

5 3.33 2.5

0.2

0.8

1.0

1

2

8

2

6. Elabore un gráfico de 1/ 𝑚1+𝑚2 vs. 𝑎 con los datos de la Tabla 2. (Donde 1/𝑚1+𝑚2 es la variable independiente).

7. ¿Qué tipo de gráfica se obtiene?  Se obtiene una línea recta descendente 8. Encuentre la pendiente ¿Qué significado tiene ésta? y 2− y 1

M= x 2−x 1 8−5

M= 1−2,5 = -2 m/s2/ kg 9. Explique la relación de proporcionalidad entre aceleración y masa.  La relación que existe es mientras que sea mayor la masa de un cuerpo, menor va a ser la aceleración que alcanzara el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza; el caso contrario también será corrector, mientras menor sea la masa de un cuerpo, mayor va a ser la aceleración que alcanzara el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza.  La aceleración dependerá de la masa del cuerpo si aplicamos siempre una misma fuerza.

10.Si usted empujara una pesada caja que está en reposo, necesitaría cierta fuerza F para que inicie su movimiento. Sin embargo, una vez en movimiento, sólo se necesita una fuerza muy pequeña para mantener ese movimiento. ¿Por qué?  Porque la segunda ley de Newton nos explica que todo cuerpo permanece en estado de movimiento o reposo hasta que una fuerza actúe sobre él. En el fenómeno anterior, al empujar la caja con una fuerza mayor a la que hace que este se encuentre en reposo, el objeto procede a moverse, al estar en movimiento se aplica dicha ley, por tanto, solo con una mínima fuerza, que se debe ser superior a las fuerzas contrarias, como la de rozamiento o la fuerza que ejerce el aire en sentido contrario, basta para que siga en movimiento.

CONCLUSIONES:  Comprendimos que la aceleración es directamente proporcional a la fuerza.  Aprendimos que la aceleración es inversamente proporcional a la masa  Analizamos que la relación entre la distancia recorrida y el tiempo es el mismo