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• Raul Lopez Janampa

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Tecsup – P.F.R. sólidos

Laboratorio de Mecánica de

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 04 SEGUNDA LEY DE NEWTON.

1. OBJETIVO 1) Verificar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo no es nula, éste se mueve con un movimiento acelerado. 2) Comprobar que la aceleración para una fuerza dada, depende de una propiedad del cuerpo llamada masa. 3) Verificar que la aceleración de un cuerpo bajo la acción de una fuerza neta constante, es inversamente proporcional a su masa.

2. MATERIALES -

Computadora personal con programa Data Studio instalado Sensor de movimiento rotacional Móvil PASCAR Varillas Bases de Soporte Polea Pesas con portapesas Cuerda Regla Plano inclinado (riel)

3. FUNDAMENTO TEÓRICO Se denomina dinámica a la parte de la Física que estudia conjuntamente el movimiento y las fuerzas que lo originan. En su sentido más amplio, la dinámica abarca casi toda la mecánica. Sabemos por experiencia que un objeto en reposo jamás comenzará a moverse por sí mismo, sino que será necesario que otro cuerpo ejerza sobre él una tracción o un empuje; es también familiar el hecho que para retardar el movimiento de un cuerpo o para detenerlo es necesaria una fuerza y que cuando la trayectoria es rectilínea, es preciso que esta fuerza sea lateral para desviarla. Todos los procesos anteriores (aceleración, retardo o cambio de dirección) implican un cambio de valor

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o en la dirección de la velocidad del cuerpo, en otras palabras, en todos los casos el cuerpo es acelerado y ha de actuar una fuerza exterior para producir esta aceleración. Considerando esto se realizaron diversos experimentos a lo largo del tiempo cuyos resultados fueron: 

La dirección de la aceleración es la misma que la de la fuerza neta; esto es cierto, bien se encuentre el cuerpo inicialmente en reposo o bien moviéndose en cualquier dirección y con cualquier velocidad.



Para un cuerpo dado, la razón del valor de la fuerza al de la aceleración es siempre la misma, es decir, es constante. F / a = constante (para un cuerpo dado)

(1)

A esta razón constante de la fuerza a la aceleración puede considerarse como una propiedad del cuerpo denominada masa y denotada con la letra (m), donde:

m

F a

(2)

La masa de un cuerpo es la magnitud escalar, numéricamente igual a la fuerza necesaria para comunicarle la unidad de aceleración. En conclusión diremos que la segunda Ley de Newton, expresada por la ecuación (2), es la más importante en cuanto nos permite establecer una relación numérica entre las magnitudes fuerza y aceleración, se podría enunciar como: “La aceleración que toma un cuerpo es proporcional a la fuerza neta externa que se le aplica, pero inversamente proporcional a su masa”.

a

Donde:

F m

(3)

a, es la aceleración F, es la fuerza neta externa, m, masa del cuerpo.

La consecuencia de (3) es que el resultado que produce una fuerza o una combinación de ellas sobre un cuerpo es que se acelera en la

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misma dirección y sentido que la fuerza resultante (suma de fuerzas) o la fuerza neta.

4. PROCEDIMIENTO

Figura 1. Montaje sugerido.

5. CUESTIONARIO 5.1 Con respecto responda:

al

proceso

Masa

del

móvil

constante

5.1.1 Proponga más tres fuerzas localizadas en modelo experimental, cuyos efectos se han despreciado con fines de simplificar los cálculos.

5.1.2 Evaluar el error porcentual. Proponga una justificación sobre el porqué difiere el valor de la fuerza experimental respecto a la fuerza teórica.

5.1.3 Suponiendo que el error porcentual se debe exclusivamente a fuerzas de fricción, calcule un valor de una fuerza equivalente y su coeficiente de fricción para cada caso. Asuma los valores conocidos del modelo experimental. 5.1.4 Según los resultados obtenidos, exprese y justifique el tipo de proporcionalidad entre la fuerza resultante y la aceleración del sistema.

5.2 Con respecto al proceso Masa del móvil variable responda:

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5.2.1 Según el modelo, se agrega sucesivamente masas al móvil ¿Cómo afecta a la aceleración del sistema? ¿Qué tipo de proporcionalidad existe entre la masa y la aceleración? Justifique con ayuda de los datos medidos.

5.2.2 Según los datos medidos ¿Cuál es la diferencia entre la aceleración teórica y la aceleración experimental? Exprese para cada caso en términos del error porcentual.

5.2.3 Con los datos del montaje, realice un DCL para cada caso suponiendo la presencia de una fuerza de fricción. ¿Es ésta relevante?

5.2.4 ¿De qué depende la fuerza de fricción? ¿Cuál es la evidencia de que la fuerza de fricción es relevante en el modelo? Justifique con los datos del montaje.

6. EVALUACIÓN DE RESULTADOS

6.1 ___________________________________________________________ _____________________________________________________________

6.2

___________________________________________________________

_____________________________________________________________

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6.3 ___________________________________________________________ _____________________________________________________________

7. CONCLUSIONES

7.1

___________________________________________________________ _____________________________________________________________

7.2

___________________________________________________________ _____________________________________________________________

7.3

__________________________________________________________ _____________________________________________________________

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