dinamica

Gua No 4

Dinamica: Segunda ley de Newton

Nombres:

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RESUMEN

4.1 OBJETIVOS

Verficar la Segunda ley de Newton, determinando la relacion entre fuerza masa y aceleracion.

4.2 FUNDAMENTO TEORICO

Las Leyes de Newton, tambien conocidas como Leyes de movimiento de Newton, son tres principios a

partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinamica, en particular

aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. Revolucionaron los conceptos basicos de la fsica y el

movimiento de los cuerpos en el universo.

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En concreto, la relevancia de estas leyes radica en

dos aspectos:

1. Por un lado, constituyen, junto con la trans-

formacion de Galileo, la base de la mecanica

clasica;

2. Por otro, al combinar estas leyes con la Ley

de la gravitacion universal, se pueden de-

ducir y explicar las Leyes de Kepler sobre

el movimiento planetario.

As, las Leyes de Newton permiten explicar tanto el movimiento de los astros, como los movimientos

de los proyectiles artificiales creados por el ser humano, as como toda la mecanica de funcionamiento de

las maquinas.

No obstante, la dinamica de Newton, tambien llamada dinamica clasica, solo se cumple en los sistemas

de referencia inerciales; es decir, solo es aplicable a cuerpos cuya velocidad dista considerablemente de

la velocidad de la luz (que no se acerquen a los 300,000 km/s); la razon estriba en que cuanto mas cerca

este un cuerpo de alcanzar esa velocidad (lo que ocurrira en los sistemas de referencia no-inerciales), mas

posibilidades hay de que incidan sobre el mismo una serie de fenomenos denominados efectos relativistas

o fuerzas ficticias.

La base teorica que permitio a Newton establecer sus leyes esta tambien precisada en sus Philosophi-

aenaturalis principia mathematica.

Newton asume a continuacion que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa

por la velocidad, y define dos tipos de fuerzas: la vis insita, que es proporcional a la masa y que refleja

la inercia de la materia, y la vis impressa (momento de fuerza), que es la accion que cambia el estado

de un cuerpo, sea cual sea ese estado; la vis impressa, ademas de producirse por choque o presion,

puede deberse a la vis centrpeta (fuerza centrpeta), una fuerza que lleva al cuerpo hacia algun punto

determinado. A diferencia de las otras causas, que son acciones de contacto, la vis centrpeta es una

accion a distancia. En esta distingue Newton tres tipos de cantidades de fuerza: una absoluta, otra

aceleradora y, finalmente, la motora, que es la que interviene en la ley fundamental del movimiento.

Newton establece que los movimientos aparentes son las diferencias de los movimientos verdaderos y

que las fuerzas son causas y efectos de estos. Consecuentemente, la fuerza en Newton tiene un caracter

absoluto, no relativo.

1ra Ley de Newton (Ley de Inercia): En ausencia de fuerzas exteriores, todo cuerpo continuaen su estado de reposo o de movimiento rectilneo uniforme respecto de un sistema de referencia

inercial.

F = 0 = v = cte

Manual de Laboratorio de Fsica 1 21 Departamento de Ciencias

2da Ley de Newton (De Cantidad de Movimiento): La fuerza que actua sobre un cuerpo esdirectamente proporcional al producto de su masa y su aceleracion (Considerando que el sistema

posee masa constante)

F = ma

3ra Ley de Newton(Accion y Reaccion): Por cada fuerza que actua sobre un cuerpo, esterealiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo.

Fab = Fba

4.3 MATERIALES Y EQUIPOS

01 PC con Windows y software Logger Pro

01 Interfaz Labpro

01 Balanza electronica (min +-1g)

01 Kit de riel mas carrito deslizante

01 Sensor de movimiento.

01 Sensor de Fuerza.

01 Acelerometro de baja g.

4.4 PROCEDIMIENTO

1. Instale la rampa y el sensor de movimiento en uno de sus extremos.

2. Dele un pequeno impulso al carro deslizante y con el sensor de movimiento tome datos de la variacion

de su posicion y su velocidad en funcion del tiempo. Observe el comportamiento y bosqueje las

graficas de posicion y velocidad en funcion del tiempo.

3. Quite el sensor de movimiento y coloque en el carro deslizante el sensor de fuerza y el acelerometro.

4. Sujetando solamente del extremo del sensor de fuerza, deslice el carro hacia delante y atras repeti-

damente durante 30 segundos variando la fuerza aplicada a este. Observe el comportamiento de los

datos.

5. En la grafica Fuerza versus aceleracion obtenida en el programa Logger Pro, haga un ajuste lineal

de los datos y anote el valor de la pendiente.

6. Mida la masa, compare con el valor de la pendiente y halle un error relativo porcentual.


4.5 OBTENCION DE DATOS

Bosquejo de las graficas

x vs t v vs t

Tabla 4.1: Valores de ajuste lineal de la curva F vs a

Intercepto ( )

Pendiente ( )

Tabla 4.2: Masa del carrito con los sensores

Masa ( )

4.6 DISCUSION

1. Compare los graficos fuerza vs el tiempo y aceleracion vs tiempo para una prueba. Que diferencia

hay entre ellos?

2. Son la fuerza neta y la aceleracion del carrito directamente proporcional? Explique, usando datos

experimentales para apoyar su respuesta.


3. Que unidades tiene la pendiente en la grafica Fuerza vs Aceleracion? Simplifique las unidades de

la pendiente a unidades fundamentales (m, Kg, s).

4. Que representa la pendiente de la grafica Fuerza vs Aceleracion? Comparar con el valor de la

masa usada pesandolo en la balanza.

5. Escribir una ecuacion general que relaciona las tres variables: fuerza, masa, y aceleracion

4.7 CONCLUSIONES

4.8 CUESTIONARIO

1. Cuales son las leyes de Newton?. Enuncielas. Escriba su formulacion matematica.

2. Que es inercia? Que magnitud mide o da cuenta de la inercia de un cuerpo?

3. Que representa la pendiente de la grafica F vs. aceleracion?Que aspecto tiene la grafica?. Habra

una relacion directa o inversa entre Fuerza y aceleracion?

4. Porque los cuerpos que se les da un impulso horizontal terminan deteniendose? Que fuerzas

intervienen durante todo el movimiento?


5. La segunda ley de Newton se aplicara tambien para movimientos en dos o tres dimensiones o solo

para una dimension?

6. Se aplica una fuerza F a un objeto y este experimenta una aclaracion a. Si la masa del objeto se

duplica, cuanta fuerza se necesitara ahora para darle la misma aceleracion a que en el caso anterior?


Dinmica: Segunda ley de NewtonOBJETIVOSFUNDAMENTO TERICOMATERIALES Y EQUIPOSPROCEDIMIENTOOBTENCIN DE DATOSDISCUSINCONCLUSIONESCUESTIONARIO

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