3er informe del laboratorio de física i

8/10/2019 3er Informe Del Laboratorio de Fsica I

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Universidad Nacional de IngenieraFacultad de Ingeniera Geolgica, Minera y Metalrgica

Laboratorio n3:

Segunda ley de Newton

CURSO: Fisica I

Profesor: Arauco Aquiles

Mesa: B-5

Integrantes:

Quispe Moina Rodrigo 20120298A

Barboza Vilchez Isaac 20122146D

Ao:

2012

SEGUNDA LEY DE NEWTON


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IntroduccinLa segunda ley de newton es muy importante que se utilizaen muchos campos de la ciencia por lo tanto trataremosde comprobar esa ley en el siguiente experimento sepresentara clculos y graficas para corroborar esta ley

ObjetivosEn este experimento trataremos de comprobar lasegunda ley de newton que se aplica bastante en lavida.


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Fundamento Terico


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Esta ley explica qu ocurre si sobre un cuerpo enmovimiento (cuya masa no tiene por qu ser constante)acta una fuerza neta: la fuerza modificar el estado demovimiento, cambiando la velocidad en mdulo odireccin. En concreto, los cambios experimentados enelmomento lineal de un cuerpo son proporcionales a lafuerza motriz y se desarrollan en la direccin de esta; estoes, las fuerzas son causas que producen aceleraciones enlos cuerpos. Consecuentemente, hay relacin entrela causa y el efecto, esto es, la fuerza y la aceleracinestn relacionadas. Dicho sintticamente, la fuerza sedefine simplemente en funcin del momento en que seaplica a un objeto, con lo que dos fuerzas sern iguales sicausan la misma tasa de cambio en el momento del

objeto.En trminos matemticos esta ley se expresa mediante larelacin:

Donde es el momento lineal y la fuerza total. Sisuponemos la masa constante y nos manejamos convelocidades que no superen el 10% de la velocidad de laluz podemos reescribir la ecuacin anterior siguiendo los

siguientes pasos:Sabemos que es el momento lineal, que se puedeescribir m.V donde m es la masa del cuerpo y V suvelocidad.

Consideramos a la masa constante y podemos

escribir aplicando estas modificaciones a la

ecuacin anterior:

que es la ecuacin fundamental de la dinmica, donde laconstante de proporcionalidad, distinta para cada cuerpo,es sumasa de inercia.Veamos lo siguiente, si despejamosm de la ecuacin anterior obtenemos que m es la relacin

que existe entre y . Es decir la relacin que hay entre la
http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Causalidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Masa_inercialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Masa_inercialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Causalidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_lineal


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fuerza aplicada al cuerpo y la aceleracin obtenida.Cuando un cuerpo tiene una gran resistencia a cambiar suaceleracin (una gran masa) se dice que tiene muchainercia. Es por esta razn por la que la masa se definecomo una medida de la inercia del cuerpo.Por tanto, si la fuerza resultante que acta sobre unapartcula no es cero, esta partcula tendr una aceleracinproporcional a la magnitud de la resultante y en direccinde sta. La expresin anterior as establecida es vlidatanto para lamecnica clsica como para lamecnicarelativista,a pesar de que la definicin de momento lineales diferente en las dos teoras: mientras que la dinmicaclsica afirma que la masa de un cuerpo es siempre lamisma, con independencia de la velocidad con la que se

mueve, la mecnica relativista establece que la masa deun cuerpo aumenta al crecer la velocidad con la que semueve dicho cuerpo.De la ecuacin fundamental se deriva tambin ladefinicin de la unidad de fuerza onewton (N). Si la masa yla aceleracin valen 1, la fuerza tambin valdr 1; as,pues, el newton es la fuerza que aplicada a una masa deun kilogramo le produce una aceleracin de 1 m/s. Seentiende que la aceleracin y la fuerza han de tener la

misma direccin y sentido.

Parte experimentali.

Relacin de materiales, equipos Chispero electrnico Fuente del chispero Tablero con superficie de vidrio y conexiones

para aire comprimidoPapel blanco utilizable

Un disco de 10 cm. de dimetro Un nivel de burbuja Dos resortes Una regla de 1m. graduada en milmetros

ii.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_relativistahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_relativistahttp://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_relativistahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_relativistahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nica_cl%C3%A1sica


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A. OBTENCIN DE UNA TRAYECTORIA BIDIMENSIONALDEL DISCO: Fije los dos resortes y el disco como se muestra

en la figura. Colocar el papel que crea conveniente el

profesor. Marque los puntos fijos de cada resorte A y B. Abra la llave del aire comprimido

moderadamente. Un estudiante mantendr fijo el disco

aproximadamente entre el centro del tablero yuna esquina de este. Su compaero prendera elchispero y un instante despus el primerestudiante soltara el disco. El disco har una

trayectoria que se cruza a si misma varias veces.El estudiante que prendi el chispero estaralerta cuando el disco describa una trayectoriacomo se muestra en la figura 2 y apagara elchispero.

Cada estudiante tendr el registro de unatrayectoria en la hoja proporcionada.

B. CALIBRACIN DE LOS RESORTECon centro en A y con radio igual a la longitud

natural del resorte fijo en ese punto trace unasemi circunferencia en el papel donde estregistrada la trayectoria.Repetir lo mismo con el resorte fijo en B.

Mida la elongacin mxima que ha tenido cadaresorte durante este experimento.


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iii. CLCULOS Y RESULTADOS

i. Las curvas de calibracion de cada resorte

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

FUERZA(

N)

ELONGACION DEL RESORTE (metros)

Grafica de calibracion del resorte A

Resorte A

170.7 0.019 3.234265599.9 0.003 0.5106735

149.9 0.008 1.361796

202.8 0.024 4.085388

mx. Elongacin 0.0395 6.72386775


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ii. Determinar en newton el modulo de la fuerzaresultante que los resortes ejercieron sobre el

disco en los puntos 8, 13, 18 y 22 de latrayectoria

Fuerza resortepequeo

Fuerza resortegrande

Fuerzaresultante

8 28.5530193 8.8118508 37.3537313

13 46.8651591 14.4632266 32.424597

18 49.9664101 15.420315 65.0625348

22 36.4108898 11.2368967 28.7380908

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06

FUERZA(

N)

ELONGACION DEL RESORTE (metros)

Grafica de calibracion del resorte B

Resorte B

170.7 0.039 2.0488104

99.9 0.012 0.6304032

149.9 0.031 1.6285416

202.8 0.052 2.7317472

mx. Elongacin 0.0368 1.99323648


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-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60

Series2

Series1

iii. Dibujar a escala, sobre los puntos indicados dela trayectoria, el respectivo vector fuerzaresultante

Leyenda fuerza resultante


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iv. Determinar aproximadamente el vectorvelocidad instantnea en los instantes y t= 7.5ticks y t= 8.5 ticks . Para ello hay que efectuarlasiguiente operacin vectorial.

V(7,5) = r8-r7 = 0.3814 m y1 tick s

V(8,5) = r9-r8 = 0.4836 m1 tick s

v.

Determinar geomtricamente la aceleracin

instantnea en el instante t= 8 ticka(8) = V(8,5)- V(7,5) = 2.884516 m

1 tick s2

vi.

Usando el mismo criterio en los pasos 4 y 5,determine la aceleracin en los instantes t= 13ticks y t= 18 ticks

a(13) = V(13,5)- V(12,5) = -0.9871m1 tick s2

a(18) = V(18,5)- V(17,5) = -1.45297 m1 tick s2


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-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

0 10 20 30 40 50 60

vii. Compare la direccin de los vectoresaceleracin obtenidos con los vectores fuerzaobtenidos en los mismos puntos.

Vector aceleracinVector FuerzaVector Posicion


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viii. Determine la relacin entre los mdulos delvector fuerza y el vector aceleracin en cadainstante considerado.

FUERZA RESULTANTE

23.9759124

17.2423994

26.3435336

21.7364021

17.490143

25.6702686

21.5727869

37.3537313

35.620937

38.0113405

46.3443044

55.8897953

32.424597

47.2400324

46.1950283

40.5323249

59.433831

65.0625348

57.4153584

33.5773536

50.475088228.7380908

22.2765813

22.711255

26.8834973

17.6919343

14.9232804

9.13719079

7.07573497

12.5239078

17.978695914.1477289

30.5605563

21.298301

23.4778173

41.9430176

24.2806685

27.4010995

ACELERACION

-0.82215632

-0.73648855

-1.75491983

8.19252925

0.29368038

5.00368018

2.04522087

2.88451563

-0.67416877

-0.342921

0.40307969

-2.07615641

-0.98719115

-1.97445576

-2.07779789

-2.45314656

-2.66879861

-1.45297879

-1.59028942

-2.40862659

-0.26617747-1.91281625

0.21934116

0.04871943

0.08593867

-4.14502437

3.32328856

0.23476932

0.42024269

-0.49480027

-0.907263172.51760635

-1.43959306

1.35737031

1.32693133

1.77434092

3.60248004

TICKS

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

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20

2122

23

24

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26

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28

29

30

3132

33

34

35

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38


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ix. Determinar la relacin de la fuerza entre laaceleracin.

Ticks Aceleracin Fuerza resultante F/a (kg)

1 0.82215632 23.97591242 29.1622307

2 0.73648855 17.24239937 23.4116326

3 1.75491983 26.34353361 15.0112462

4 8.19252925 21.73640209 2.65319798

5 0.29368038 17.49014298 59.5550262

8 2.88451563 37.35373134 12.9497414

9 0.67416877 35.62093699 52.8368243

10 0.342921 38.01134046 110.845765

11 0.40307969 46.34430442 114.975539

12 2.07615641 55.88979529 26.9198385

13 0.98719115 32.42459699 32.8453075

14 1.97445576 47.2400324 23.9255968

15 2.07779789 46.19502834 22.2326861

16 2.45314656 40.53232492 16.522586

17 2.66879861 59.43383102 22.2698823

18 1.45297879 65.06253477 44.778723

19 1.59028942 57.41535841 36.1037165

20 2.40862659 33.57735357 13.9404563

21 0.26617747 50.47508819 189.629452

22 1.91281625 28.73809081 15.0239683

23 0.21934116 22.27658134 101.561336

24 0.04871943 22.71125505 466.164205

25 0.08593867 26.88349726 312.821884

26 4.14502437 17.69193429 4.26823409

27 3.32328856 14.92328042 4.49051599

28 0.23476932 9.137190791 38.9198681

29 0.42024269 7.075734972 16.8372588

30 0.49480027 12.52390784 25.3110365

31 0.90726317 17.97869589 19.8164065

32 2.51760635 14.14772885 5.61951588

33 1.43959306 30.56055633 21.2286077

34 1.35737031 21.29830097 15.6908551

35 1.32693133 23.47781727 17.6933174

36 1.77434092 41.94301763 23.6386464

37 3.60248004 24.28066854 6.73998698

38 27.40109948


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iv. CONCLUSIONES

En el presente experimento trabajado segn ley de hookeno se cumple la proporcionalidad de la constante deelasticidad porque no es igual para las muestras tomadas.

Un enunciado alterno a la segunda ley de Newton,establece que la aceleracin de un cuerpo es la mismadireccin que la fuerza neta que acta sobre l.

v.

BIBLIOGRAFA

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

ey_de_Newton_o_Ley_de_fuerza

Fsica Universitaria Vol. 1 - 12a Edicin - Sears,Zemansky, Young & Freedman
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3er informe del laboratorio de física i

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