INFORME DE LABORATORIO DE FSICA I

INFORME DE LABORATORIO DE FSICA I

INFORME DE LABORATORIO DE FSICA I

TEMA: DINMICA Y LAS LEYES DE NEWTON

FACULTAD: INGENIERA ELECTRNICA Y ELCTRICA

INTEGRANTES PERALTA GUTIERREZ HERWIN 10190189 ZAVALETA NARVAEZ ANDR 10190108 ZAMORA MONTENEYRO DENNIS 10190024 CAHUIN MEDINA JOSEPH 10190059

DINMICA Y LAS LEYES DE NEWTON

I. INTRODUCIN

El estudio de la dinmica es bsicamente el anlisis de la relacin entre la fuerza y los cambios en el movimiento de un cuerpo.

Las leyes del movimiento que presentaremos en esta experiencia son generalizaciones que resultan de un anlisis cuidadoso de los movimientos que observamos alrededor nuestro y la extrapolacin de nuestras observaciones a ciertos experimentos ideales o simplificados.

II. OBJETIVOS

1.- Verificar las leyes de Newton.

III. EQUIPOS Y MATERIALES

Carros de madera (1) Prensas (3) Juego de pesas: 50g (4) , 100g (4) y 500 g Prensa porta polea Poleas (2) Regla Pesas de 0.5 kg de dos ganchos (3) Soportes universales (2) Varilla de 0.30 m Cinta de papel Clamps (2) Listn de madera, de parachoques Dinammetro (1) Cordelitos de 0.5 m c/u (5) Cordelito grueso de 0.5 m (1)

IV. FUNDAMENTO TERICO

Las leyes de la dinmica de newton son tres:

1. LEY DE INERCIA

Si no existe una fuerza resultante sobre un cuerpo, su aceleracin es cero. Luego la inercia de reposo cuando un cuerpo no cambia de posicin respecto de las coordenadas referenciales con que es descrito; y la inercia de movimiento rectilneo uniforme (MRU) cuando el cuerpo se mueve con velocidad constante o invariante.

2. LEY DE LA FUERZA Y LA ACELERACINLa velocidad con la cual cambia la cantidad de movimiento un cuerpo, es proporcional a la fuerza resultante no equilibrada que soporta el cuerpo, y esa variacin de la velocidad con respecto al tiempo se encuentra en la misma direccin y sentido de la fuerza

Se expresa en la frmula:F= dp d t

Donde:dp = mdv,cantidad de movimiento o momento linealm,masa del mvilv;velocidad3. LEY DE ACCIN Y REACCINLa interaccin mutua que se ejercen dos cuerpos son dos fuerzas simultneas iguales y dirigidas en sentido contrario.Indistintamente una es fuerza de accin y la otra de reaccin.Hay que notar que estas fuerzas actan sobre cuerpos diferentes y sobre la base de estas leyes se desarrollan las acciones experimentales.V. PROCEDIMIENTO DE LA RELACIN FUERZA Y ACELERACIN

1. Use la balanza de tres brazos para masas mayores de 610g. colquela pesa de 295gen el extremo de los brazos, lo cual le permitir medir hasta1610g. Mida la masa del carrito.2. Coloque la prensa porta- polea en el borde ancho de la mesa, y ajuste verticalmente el listn dela madera al borde de la mesa utilizando para ello las dos prensas, el cual se comporta como parachoques.3. Marque la distancia de 80cm sobre la mesa, que es la longitud entre el punto de partida y el parachoques.4. Alinee la cuerda que ha de jalar al carro a la altura de la polea, esta debe de estar paralela a la mesa; vea que la cuerda tenga la longitud apropiada desde el carro pegado al parachoques hasta el piso cuyo extremo tiene al porta pesas vertical.5. Coloque cuatro masas de 50g sobre el carro y ate el porta pesas al extremo dela cuerda despus de la polea, considere todas las masas y la masa del porta pesas como parte dela masa total del sistema.6. Ponga el carro antes de la lnea del partidor, sincronice el inicio del desplazamiento con el cronometro y tome la medida del tiempo. El peso de la porta pesas, ser llamada F1.7. Luego retire una de las masas de 50g que se encuentra sobre el carro y colquela sobre en porta pesas. A este nuevo valor ser llamada F2.No olvide de registrar los tiempos. Continu este procedimiento hasta llegar a F5.8. Consigne las medidas en la tabla 1.

Masa del carro=1.43 Kg

(d) Distancia a recorrer=0.80 m

t1(s)t2(s)t3(s)t(s)t2(s)a(m/s2)m(Kg)F (=mg)(N)

1.881.961.841.893.57 0.0230.1 0.49

1.361.311.331.331.77 0.1.280.15 0.98

1.121.141.141.131.28 0.2390.20 1.47

0.930.951.010.960.92 0.3460.25 1.96

0.830.770.800.800.64 0.40.30 2.45

Tabla 1

LA RELACIN MASA Y ACELERACIN

1.Arme el Montaje N1 segn la figura. Mida la masa del carro. Coloque el porta pesas, esta es la fuerza constante que se aplicar al coche para desplazarlo una distancia de 80cm.2.Tome 3 veces el tiempo que demora el carro en cubrir la distancia de 80 cm3.Aumente la masa del mvil colocando sobre el carro una carga de 100g de masa y proceda a medir 3 veces el tiempo, se prosigue de igual manera aumentando la carga en 100g y as hasta llegara 500 g.4. Consigue las medidas en la tabla 2

Porta pesas, fuerza constante=0.50N

Distancia a recorrer (d)=0.80 m

t1(s)t2(s)t3(s)t(s)t2(s)a(m/s2)Carga de masa(g)Masa del mvil con carga (Kg.)

2.232.162.182.194.790.7712001.543

2.492.502.482.496.200.8714001.743

2.943.052.902.646.960.9716001.943

3.373.603.203.3910.431.0718002.143

2.402.442.451.712.920.671Sin carga1.343

DE LA RELACIN DE LA FUERZA EN LA ACCIN Y REACCIN

1. Arme el montaje N2 segn la figura. Conteste la pregunta Qu significa el valor que indica el dinammetro?

El valor del dinammetro significa que el sistema est en equilibrio porque esta marcando la fuerza del peso de la izquierda lo cual es igual a la fuerza aplicada por el peso de la derecha.

2. Haga el montaje de la figura. Para evitar que la pesa caiga al suelo sujtela de la varilla superior con un cordel grueso; luego jale del extremo C de la cuerda fina de dos modos deferentes.

i)De un tirn normal con una masa ms o menos 1/8 Kg., hacia abajo. En qu punto de las cuerdas se rompe?Explique lo sucedido.

La cuerda se rompe en el punto A porque al jalar lenta y progresivamente todo el sistema, la pesa y las 2 cuerdas se vuelven una y al llegar a su lmite la cuerda se rompe en el punto A.

ii)De un tirn seco, con una masa de ms o menos kg hacia abajo. En qu punto de las cuerdas se rompe? Explique lo sucedido.

La cuerda se rompe en el punto B porque al jalar rpido y bruscamente el sistema solo es formado por la pesa y la cuerda inferior y de esta forma todo es tan rpido que al llegar al lmite la cuerda se rompe en el punto B.

3. Experimente, arrastrando la pesa de ganchos de 0.5 kg sobre la mesa de dos modos:

i)Jale del extremo de la cuerda con una fuerza que sea suficiente como para arrastrar o deslizar la pesa sobre la mesa. Cmo explica este efecto? Se cumple las leyes de Newton?

ii)Aplique el tirn seco al extremo de la cuerda. Explique lo ocurrido y comprelo con el caso (2).

iii)trace el esquema del montaje N3, en hoja apart.

VI. CUESTIONARIO

1. Trace la Grfica 1, F versus a, y halle la formula experimental por el mtodo de par de puntos. Que valor indica la pendiente que denominaremos?. Calcule el error porcentual cometido. Y F 0.98 1.47 1.96 2.45

X a 0.123 0.223 0.323 0.423

*Aplicando el mtodo de par de puntos:a) Los puntos estn igualmente espaciadosb) Dividimos los grupos:Grupo de valores altos de Y:2.45 ; 1.96Grupo de valores bajos de X :1.47 ; 0.98c) Apareamos los puntos y calculamos la diferencia entre cada par:2.45 - 1.47=0.981.96 - 0.98=0.98

d)Calculamos el valor medio de las diferencias Y

Y= 0.98 + 0.98 =0.982

e)Calculamos la pendiente de la recta ajustada:

m= Y = 0.98 =9.8 X 0.1

f)Determinamos el valor medio de X y el valor medio de Y

X= 0.123 + 0.223 + 0.323 + 0.423 =0.2734

Y= 0.98 + 1.47 + 1.96 + 2.45 =1.72 4

g)Ecuacin de la recta ajustada

Y=mx + (y - mx ) = 9.8 x + (1.72 - 9.8 (0.273) )

Y=9.8 x - 0.96

La pendiente indica el valor de la gravedad en forma aproximada por lo tanto

Error porcentual Experimental = 9.78 - 9.8 x 100= -0.2% 9.78

2. Cmo interpreta dinmicamente el origen de coordenadas de la grfica 1? Podra definir la masa? Cmo?

Los interpreto como el momento en la que el cuerpo esta en reposo y por lo tanto la aceleracin es nula y por lo tanto la fuerza tambin. La masa se puede obtener dividiendo el valor de la fuerza entre la aceleracin.

3. Trace la grfica 2: a versus m si la recta forma un ngulo mayor que 90 con cualquier recta paralela al eje x que la intercepta, ensaye la grafica 3 de la proporcionalidad directa.

a)Halle la frmula experimental por par de puntos Qu valor indica esta otra pendiente?

Tenemos:

m X 0.05 0.10 0.15 0.2

a Y 0.023 0.123 0.223 0.323

-Los puntos estn igualmente espaciados

-Se observa que por la pregunta 1:X = 0.05Y = 0.2-Calculamos la pendiente de la recta ajustada:

-Determinamos el valor medio de X e Y:X= 0.05 + 0.1 + 0.15 + 0.2 =0.125 4Y= 0.023 + 0.123 + 0.223 + 0.323 =0.1734-La ecuacin de la recta ajustada:Y=mx + (y - mx ) = 4 x + (0.173 - 4 (0.125) )Y=4 x - 0.33

4. Explique los enunciados de las leyes de Newton de otra manera

1ra. Ley : Un cuerpo de masa constante permanece en estado de reposo o de movimiento con una velocidad constante en lnea recta, a menos que sobre ella acta una fuerza.2da. Ley : Cuando un cuerpo es afectado por una fuerza resultante esta experimenta una aceleracin cuyo valor es directamente proporcional a dicha fuerza e inversamente proporciona a la masa del cuerpo

3ra. Ley : Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (Accin); entonces el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero (reaccin).

5. Es perezosa la naturaleza? Recuerde ejemplos: del mago; la mesa, los platos y el mantel; de los efectos que experimenta una persona cuando viaja parado en un mnibus.

Cuando una persona, viaja en un mnibus esta dependen de lo que pase con la velocidad del mnibus, por ejemplo si el mnibus frena repentinamente la persona tiende a cambiar su posicin inicial debido a que posee masa y tiende a seguir la direccin del movimiento que posea el mvil. Caso contrario si el mnibus estando en reposo, de manera violenta inicia su marcha, el individuo tiende a mantenerse en reposo, entonces una fuerza actuara sobre l haciendo que su cuerpo se vaya hacia atrs. En el ejemplo del mago, los utensilios colocados sobre la mesa tienden a mantenerse en reposo porque poseen masa por eso es que conservan su posicin y aparentemente no se mueven de su sitio.

6. Defina como relacin de masas de los dos cuerpos al recproco de sus aceleraciones producidas sobre estos cuerpos por la misma fuerza. De una interpretacin Cul de los mviles tiene mayor inercia y cul es su valor?La oposicin que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo o de movimiento se llama inercia. La inercia se mide por la cantidad de materia o masa que tiene un cuerpo; es decir, a mayor masa, mayor inercia. Por ejem.: es ms fcil levantar un cuaderno que un mueble.

7. Analice los errores porcentuales y las causas correspondientes. Enuncie sus conclusiones. Con los datos obtenidos experimentalmente se cumplen las leyes de la dinmica?De los errores cometidos durante el desarrollo de esta experiencia, se les puede atribuir a los diversos factores presentes como lo son por ejemplo la friccin en las ruedas del mvil, la friccin en la polea, el rozamiento con el aire, errores cometidos al momento de tomar los tiempos, etc.8. Exprese literalmente, en grfico y en smbolo las definiciones de Newton, Dina y Kilogramo - Fuerza. Adems de las equivalencias entre ellas. Newton :Unidad fsica de fuerza que expresa la fuerza con la masa expresada e Kg y la aceleracin en m/s2. F = m.aN = Kg. m/s2

F m a Dina:Unidad Fsica de fuerza que expresa a la fuerza con la masa expresada en g y la aceleracin en cm/s.Asi tenemos:F =m . aDina=g. cm/s2 Equivalencias :1N=105 dinas1N=0.102 Kg - f1Kg-f =9.8 N1g - f=981 dinasVII. CONCLUSIONES

Utilizando las leyes de newton podemos comprender los fenmenos que se presentan en la naturaleza. La oposicin que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo o de movimiento se llama inercia. La velocidad con la cual cambia la cantidad de movimiento un cuerpo, es proporcional a la fuerza resultante.

VIII. BIBLIOGRAFA

MECNICA (volumen 1) Marcelo Alonso Edward J. finn

Trabajos Prcticos de Fsica,.. J. Fernandez yCentro de Estudiantes de Ing. UBA, Buenos Aires (1963) E. Galloni.

INFORME 07 15