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• María Alejandra Meza Millones

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UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES

PRACTICA N7: Segunda Ley de Newton CURSO: Física Mecánica GRUPO DE PRACTICAS: 03 DOCENTE: Linares Guillen Rebeca Luz INTEGRANTES: -Meza Millones María Alejandra -Mogrovejo Calachahuin Karla Grettel -Paredes Zúñiga Carolina

AREQUIPA-PERU 2018

INFORME 7 SEGUNDA LEY DE NEWTON A.-OBJETIVOS. 

Establecer la relación entre la fuerza aplicada sobre un móvil y su aceleración Establecer el coeficiente de fricción cinético μk

B.-INTRODUCCION.  

La masa es una magnitud escalar La masa de un objeto es proporcional a su peso La primera ley de Newton se usa para definir un sistema de masa inercial ´ entonces ´a=0 ∑ F=0

 La segunda ley de Newton es cuando el movimiento de un objeto está



determinado por este. La fuerza está definida como una causa de la aceleración de dicho objeto. ´ a´ ∑ F=m La tercera ley de Newton nos dice que en el momento en que dos objetos ejercen fuerzas entre sí, resultan ser iguales y opuestas. ´ ba F´ab=−F

C.-CUESTIONARIO PREVIO.1.- ¿Qué es un marco de referencia inercial? Menciones tres ejemplos Se entiende por marco de referencia al punto en el cual trazamos un sistema de coordenadas cartesianas (x.y) (x.y.z). Un marco de referencia inercial es aquel sistema de coordenadas que se encuentra fijo o con velocidad constante respecto de otro sistema inercial. Ejemplo de marcos inerciales seria cualquier punto que NO este acelerando, como un auto que no cambia su velocidad y dirección o una persona parada en la calle y Viaje en avión: aunque este vaya a gran velocidad, el café que nos es servido permanece en la mesita adosada al asiento del de adelante, como todo lo demás que está dentro del avión. ´ a´ , en qué condiciones es válida. 2.-La ecuación ∑ F=m Solamente si la masa es constante. Puesto que la masa cambia cuando la velocidad del objeto se acerca a la velocidad de la luz, F=ma tiene que ser vista estrictamente como una relación no relativista que aplica a la aceleración de objetos de masa constante. La segunda ley de newton es válida para la fuerza y la aceleración instantánea, pero la aceleración varia con el tiempo. 

3.- ¿Qué es el diagrama de cuerpo libre? Realice el diagrama del cuerpo libre de los siguientes sistemas. Figura 1.

Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo u objeto en particular. Consiste en colocar la partícula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actúan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen. La mayor aplicación de los DCL es visualizar mejor el sistema de fuerzas que actúan sobre un cuerpo; además, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de acción reacción y las componentes de las fuerzas.

4.-Deducir la aceleración del sistema mostrado en el esquema de la practica asumiendo que la superficie y el móvil tiene un coeficiente de fricción cinético μk .Ver la figura 2

Reemplazamos en la fórmula de:

∑ F=ma

Masatotal−F μ=masa total ( a )

( g ) ( m )−F μ=m ( M )( a ) a=

( m) −F μ m(M )

D. MATERIAL Y EQUIPO DE LABORATORIO.Pista de deslizamiento Polea Móvil Portamasas Cronómetro Cinta métrica Balanza digital

E. ESQUEMA.-

F.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.En esta parte redactaremos lo realizado en el laboratorio de acuerdo a los pasos dados por nuestra guía y finalmente presentaremos nuestra tabla de datos donde plasmamos los datos tomados.

1. 2. 3. 4.

Medir la masa del móvil incluyendo el disco M=. (248.35 +- 0.01) g Medir la masa del portamasas y sus 4 discos m= (24.99+- 0.01) g Mida una distancia de 80 cm en la pista de deslizamiento. Unir con una cuerda de masa despreciable el móvil y el portamasas completo, como muestra el esquema. 5. Medir el tiempo que demora el móvil en recorrer dicho tramo por lo menos 5 veces para cada caso. 6. Registre sus datos en la tabla 1

M= 248.5 g

t1 s

t2 s

t3 s

t4 s

t5 s

tprom

m= 24.99g

1.83

1.85

1.4

1.41

1.45

1.58

7. Manteniendo la masa del sistema constante, aumente la masa del móvil quitando un disco de 5.0 g del portamasas y colóquelo en el móvil. 8. Repita los pasos 1, 2, 3, 4 y 5 del procedimiento experimental. 9. Registre sus datos en la tabla 2. M= 253.31g m= 20.03g

t1 s

t2 s

t3 s

t4 s

t5 s

tprom

1.68

1.79

1.73

1.67

1.73

1.72

10. Manteniendo la masa del sistema constante, aumente la masa del móvil quitando otro disco más de 5.0 g del portamasas y colóquelo en el móvil 11. Repita los pasos 1, 2, 3, 4 y 5 del procedimiento experimental. 12. Registre sus datos en la tabla 3.

M= 258.31 g

t1 s

t2 s

t3 s

t4 s

t5 s

tprom

m= 15.03 g

2.39

2.32

2.6

2.39

2.39

2.42

G.-ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES. 1. Calcule el tiempo promedio (t prom)para cada caso en las TABLAS 1, 2 Y 3 TABLA 1: M=248,3 5 m= 24.99

T1(s) T2(s ) 1.83 1.85

T3(s ) 1.4

T4(s ) 1.41

T5(s ) 1.45

T(prom)

T1(s) T2(s )

T3(s )

T4(s )

T5(s )

T(prom)

1.83+1.85+1.4+1.45+1.41 =1.58 s 5

TABLA 2: M=253,3 1

1.68

1.79

1.73

1.73

1.67

1.68+1.79+1.73+1.73+1.67 =1.72 s 5

M=258,31 T1(s ) m= 15.03 2,39

T2(s ) 2.32

T3(s ) 2,6

T4(s ) 2,39

T5(s ) 2,39

T(prom)

m= 20.03

TABLA 3:

2.39+2.32+2.6+2.39+2.39 =2.42 s 5

2. Calcular la fuerza F peso de la porta masas y la aceleración (a) Utilizando las siguientes formulas: F=mg a=

F M +m

Sabiendo que: m1= 24,99g a 0.02499 kg M1=248,35g a 0.24835 kg Reemplazamos en las fórmulas:

m2=20.03g a 0.02003kg M2=253,31g a 0.25331 kg

m3=0.01503 kg M3=0.25831 kg

F1 M 1+ m1 F 1=m1 g F 1=0.02499 ( 9.8 ) F 1=0.245 N 0.245 a 1= 0.24835+0.02499 a 1=0.9 m/ s2 F 2=m2 gF 2=0.02 ( 9.8 ) F 2=0.196 N a 1=

F2 M 2+ m2 0.196 F 3=m3 gF 3=0.01503 ( 9.8 ) F 3=0.147 Na 2= a 2=0.7 m/s 2 0.25331+0.02 a 2=

3. Registre sus datos en la TABLA 4 respectivamente F3 a 3=

M 3+m3 0.147 a 3= Para la velocidad usamos la siguiente formula: 0.25831+0.01503 TABLA 4:

Vf= Vo + at

a 3=0.5 m/s 2 Reemplazando en cada caso: (sabiendo que Vo=0) Para

la Vf=1.42 m/s

masa

1

Vf=0.9(1.58)

Para

la Vf=1.20 m/s

masa

2

Vf=0.7(1.72)

Para

la Vf=1.21 m/s

masa

3

Vf=0.5(2.42)

M(kg) 0.24835 0.25331 0.25813

m(kg) 0.024 0.02 0.01503

F(N) 0.245 0.196 0.147

T prom(s) 1.58 1.72 2.42

V(m/ s ¿ 1.42 1.20 1.21

a(m/ s2 ¿ 0.9 0.7 0.5

4. Grafica en papel milimetrado con una escala apropiada, el promedio aritmético de las Aceleraciones de las TABLAS 4 en función del peso de porta masas, respectivamente. a prom=f ( F ) Teniendo los siguientes datos graficamos: F(N) 0.245=0.25 0.196=0.2 0.147=0.15

a(m/ s2 ¿ 0.9 0.7 0.5

5. A partir de la gráfica calcule la pendiente La ecuación de la recta: y=mx+b Y la ecuación de la recta siendo la aceleración en función de peso: a=

1 F (M +m)

Con los datos de las masas (M) hacemos las operaciones: M=

(

0.258+0.248+0.253 ) 3

M= 0.25 Con los datos de las masas (m) hacemos las operaciones: 0.015 ( 0.024+ 0.02+ ) 3

m=

m=0.025 Y tenemos la pendiente que sería: a=

1 F 0.025+0.25

6. ¿Qué representa la pendiente? Explique Se concluye que el valor de la pendiente es igual al valor de la masa total que la pendiente corresponde a la masa total utilizada en el experimento. Esta es la inversa de la suma de las masas.

H. COMPARACIÓN EXPERIMENTALES.-

Y

EVALUACIÓN

DE

DATOS

1 Comparar el valor de la masa del sistema (m+m), con el valor de la masa del sistema obtenida a partir de la pendiente de la gráfica a= f(f) Para comparar las magnitudes, usamos la fórmula M ( M +n)−M ( a=f ( F )) M (M +n)

*100

Como vemos, en la tabla 4 , tenemos la masa , que esta resaltada en rojo que es M+m, la cual tiene un valor promedio de 0.25KG, esta es la masa del sistema

Para hallar la masa, a partir de la pendiente de la gráfica , partimos a partir de la fórmula de la pendiente: La ecuación de la recta: y=mx+b Y la ecuación de la recta siendo la aceleración en función de peso: a=

1 F (M +m)

Como la función es a= f(F) , deducimos que y = a , y por lo tanto , x = F , es decir la aceleración depende de la fuerza , entonces de la tabla 4 , extraemos los a de los extremos y los F de los extremos . a=

F m

REMPLAZANDO m=0.02

0.5=

0.147 m

kg

ENTONCES TENEMOS: MASA DEL SISTEMA (M+n): 0.25kg MASA DE LA PENDIENTE M (a =f ( F )): 0.2 kg

Para comparar las magnitudes, usamos la fórmula M ( M +n)−M ( a=f ( F )) M (M +n)

*100

Remplazando 0.25−0.2 = 0.25

0.2

2. ¿Qué le infiere los valores de las velocidades de las Tablas 4? La tabla 4 , es la siguiente :

Aquí podemos apreciar que la velocidad también disminuye, esto se da porque si nos fijamos en la fuerza que mueve al sistema, está en cada caso, cada vez va bajando , lo que hace que el sistema sea más lento , entonces:

∑ f =m. a Donde decimos con todo certeza que el sistema basa sus movimiento en la fuerza que se presenta para que el exista.

3. ¿Qué le infiere los valores de las aceleraciones de la tabla 4? La tabla 4, es la siguiente:

Aquí podemos apreciar que la aceleración va disminuyendo a medida que lo hace la fuerza expresada en Newtons .Al igual que la aceleración, la velocidad también disminuye, pues esta depende de la aceleración que se está dando, esto quiere decir que es cierto que existe una relación entre la masa y la aceleración que se van presentando en los diferentes prácticos, es por ello que decimos con toda certeza que

∑ f =m. a Si comprueba realmente que el movimiento que se determina por la aceleración, también es influenciado por la masa que presenta el sistema.

I. CONCLUSIONES.-

 Se concluyó que entre las variables de fuerza y aceleración existe una relación lineal, siendo ellas directamente proporcionales.  Se concluyó que entre la masa y la aceleración existe una relación inversa, porque al aumentar la masa, disminuye la aceleración.  Se logró demostrar la Ley de Newton ya que mediante el experimento de masa constante, la toma y selección de datos arrojó distintas fuerzas y aceleraciones pero mediante la gráfica “F vs a” claramente se observa que la fuerza aumenta mientras aumenta la aceleración, mientras que la masa (pendiente) es constante para todos los puntos de la recta. Esta linealidad en los datos es lo que permite comprobar la Segunda Ley.  Se demostró que la velocidad depende de la masa y la aceleración, pues la aceleración presente en el sistema dependía de la masa de este.  Comprobamos al pesar cada pesita que se utilizó en el sistema , que aunque se diga que tienen igual masa , presentan cierto error de incertidumbre de 0.01 g , lo cual quiere decir que no existen medidas exactas y siempre se van a tener mediciones con incertidumbres

J. BIBLIOGRAFIA. 

  

Física general con experimentos sencillos. Beatriz Alvarenga, Antonio Máximo. Editorial Harla, México. 1979, 1980, 1981 CARLOS GUTIERREZ ARANZETA Y ALICIA ZARZOSA PEREZ, EDIT.LAROUSSE, 2/a. EDICION 2008 PERCEPCIÓN DEL MOVIMIENTO Física general con experimentos sencillos. Beatriz Alvarenga, Antonio Máximo. Editorial Harla, México. 1979, 1980, 1981 Federick J. Buche- Física General- Mc Graw Hill- 1999. J. R. Taylor. An Introduction to Error Analysis- University Science Books-1982

K. CUESTIONARIO FINAL.1. Si la rampa de desplazamiento del móvil forma un ángulo de 15 o con la horizontal ¿Qué variantes se debe realizar en la práctica ?Explique analíticamente. La rampa al tener una elevación hará que el peso del objeto, que vendría a ser la fuerza, se descomponga de la siguiente manera:

Donde θ , sería igual a los 15°, esto de alguna manera haría que la aceleración del cuerpo sea mayor, porque esta elevación haría que la más se afecta , como se puede ver en la figura ,

2. ¿Podría determinar el valor de la gravedad “g” en el experimento? Explique Si se podría, pues ya que el cuerpo está moviéndose, al principio con una velocidad inicial de 0, y mientras pasa el tiempo, va logrando diferentes velocidades finales, es por ello que decimos que el movimiento presenta aceleración, podríamos hallar la gravedad, haciendo uso del peso de las pesas en el experimento, pues como sabemos el, peso representado en Newtons es :

P= m.g Así que obteniendo la masa del cuerpo que analizamos en el experimento, y sabiendo su peso, podríamos hallar la gravedad.

3¿Qué factores influyen en la práctica? Explique Los factores que influyen, principalmente son la fricción que presenta el disco que hace girar el hilo y la fricción que presenta la pista, pues en este caso estamos tratando esto como si fuera un caso ideal, Otro factor influyente en la práctica es el del tiempo como medida, que puede tener errores de medición, así como también la longitud que recorre el móvil, pues también pueden presentarse errores de medición