laboratorio 4 original

LABORATORIO DE FÍSICA II

Página 1/1

OCE-Rev 1.0

SEGUNDA LEY DE NEWTON

1. INTRODUCCIÓN:

La cuarta experiencia de laboratorio, cuyo enunciado hace referencia a la segunda ley

de newton tiene como propósito fundamental establecer la relación entre la masa [m]

y la aceleración [a] de un cuerpo en movimiento es este caso el móvil PASCAR,

cumpliendo:

Durante el laboratorio demostraremos con los resultados obtenidos el cumplimiento o

no cumplimiento de esta ley, además estableceremos la relación entre masa, fuerza y

aceleración cuando la masa va variando.

Además verificaremos las proporcionalidades teóricas e inversas descritas en la

mayoría de los textos de estudio.

2. OBJETIVOS

a) Verificar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo no es nula,éste se mueve con

un movimiento acelerado.

b) Comprobar que la aceleración para una fuerza dada, depende de una propiedaddel cuerpo

llamada masa.

c) Verificar que la aceleración de un cuerpo bajo la acción de una fuerza netaconstante, es

inversamente proporcional a su masa.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

Computadora personal con programa Data Studio instalado Sensor de movimiento rotacional Móvil PASCAR Polea Pesas con portapesas Cuerda Regla.

(GRUPO6) (GRUPO6) (GRUPO6)


Página 2/2

OCE-Rev 1.0

4. INDICACIONES DE SEGURIDAD

• Implementos de seguridad de uso obligatorio

• Análisis de Trabajo Seguro (ATS)

N° TAREAS RIESGOS IDENTIFICADOS MEDIDAS DE CONTROL DEL RIESGO

1 Recepción e inspección de materiales.

Caída y daños de rupturade equipos.

Organizar el grupo para una adecuada recepción del material e instrumento.

2 Toma de corriente al momento de instalar el equipo.

Recibir una descarga eléctrica al momento de conectar la computadora a la fuente de tensión.

Verificar el buen estado de los cables antes de realizar el laboratorio.

3 Montaje del laboratorio

Dañar algunos de los componentes por una mala ejecución.

Prestar atención a las instrucciones del profesor también se debe tener en cuenta su correcta instalación.

4 Trabajando con el sensor de movimiento rotacional.

Ruptura del sensor como también quemar por su mala aplicación.

Hacer un ajuste seguro a las varillas de contención.

5 Utilización de móvil Pascar. Malograr el móvil por la cantidad de peso en exceso

Trabajar solo con las pesas necesarias.

6 Toma de mediciones del Data Studio

Generar mal los cálculos.

Hacer los ajustes necesarios verificando siempre nuestras guías de trabajo

7 Orden y limpieza

Caídas y tropezones.

Tener la misma actitud para culminar el laboratorio.

Nota: Apellidos y Nombres Lab. Nº : 4 Valle Perez, Brayton

Vera Mamani, Erick

ADVERTENCIA

• Leer detalladamente el procedimiento y verificar la correcta parametrización. • Identificar la polaridad de los conectores utilizados para no provocar sobrecorriente o

cortocircuitos. • Antes de energizar el sistema, el profesor del curso debe verificar las conexiones y dar su

visto bueno.


Página 3/3

OCE-Rev 1.0

5. FUNDAMENTO TEÓRICO

SEGUNDA LEY DE

NEWTON

Estudia conjuntamente el movimiento y las fuerzas que lo originan.

Para detener el movimiento de un cuerpo es necesaria una fuerza.

La dinámica abarca casi toda la mecánica.

La razón del valor de la fuerza al de la aceleración es siempre la misma, es decir, es constante

Nos permite establecer una relación numérica entre las magnitudes fuerza y aceleración

La dirección de la aceleración es la misma que la de la fuerza neta, encontrándose en reposo

“La aceleración que toma un cuerpo es proporcional a la fuerza neta externa que se le aplica, pero inversamente proporcional a su masa”


Página 4/4

OCE-Rev 1.0

6. FÓRMULAS. La razón del valor de la fuerza al de la aceleración es constante:

(1)

(2)

Para hallar la aceleración:

(3)

(4)

Para hallar la masa del sistema:

(5)

Para hallar la fuerza promedio:

(6)

Para hallar la fuerza experimental:

(7)

Para hallar el error porcentual:

(8)

Para hallar la desviación media


Página 5/5

OCE-Rev 1.0

7. PROCEDIMIENTOS

Masa del móvil constante.

Primero ingresar al programa Data Studio, hacer clic en el icono crear experimento.

El sensor de movimiento rotacional es un dispositivo que me permite calcular las variables

del movimiento lineal y rotacional.

Luego hacer clic en configuración, seleccionamos posición lineal, velocidad lineal y

aceleración lineal, modificamos la frecuencia de registro y seleccionamos 50 Hz.

Arrastramos el icono Grafico 1, sobre velocidad y aceleración y obtenemos el grafico

posición, velocidad y aceleración vs tiempo, luego realizamos el montaje de la figura.1

FIGURA 1 (GUIADELABORATORIO, 2012)

Luego colocar el móvil a 1 metro de la polea y empezamos con una masa de 30g, luego de

50g y finalmente de 70g.

Masa del móvil variable.

Conservar el montaje anterior solo que en esta experiencia se mantiene la masa suspendida

del hilo con un valor de 50 gr y varia ahora el valor de la masa del móvil, empezar con una

masa añadida de 100 gr y luego cambie la masa a 250 y 500 gramos.

FIGURA 2 (GUIADELABORATORIO, 2012)


Página 6/6

OCE-Rev 1.0

8. RESULTADOS OBTENIDOS

Masa del móvil constante.

TABLA 1 Con la masa de 30gr.

Masa del móvil (kg):

0.3070kg. 1 2 3 4 5 Promedio

Aceleraciónexp (m/s²)

Fuerza exp (N)

Análisis Valor Teórico

Valor Experimental

Error Porcentual

Fuerza promedio (N)

Aceleración promedio (m/s²)

Valores Teóricos


Para hallar la masa del sistema

Para hallar la fuerza promedio

Valores Experimentales

El sensor nos dio estos resultados


Página 7/7

OCE-Rev 1.0

GRÁFICO 1 (GRUPO6, SEGUNDA LEY DE NEWTON)

En el gráfico 1 se puede observar como la aceleración es constante y que la distancia

recorrida es aproximadamente 1 metro; y también podemos observar la desviación

estándar de cada medición.

Hallando el promedio de la aceleración experimental

Para hallar la fuerza experimental

Hallando el promedio de la fuerza experimental


Página 8/8

OCE-Rev 1.0


Hallando el % de Error

% de Error de la aceleración

% de Error de la Fuerza



0.3070 kg. 1 2 3 4 5 Promedio


Fuerza exp (N)


Valor Experimental

Error Porcentual

Fuerza promedio (N)


Valores Teóricos



Página 9/9

OCE-Rev 1.0










Página 10/10

OCE-Rev 1.0









Página 11/11

OCE-Rev 1.0



0.3070 kg. 1 2 3 4 5 Promedio


Fuerza exp (N)


Valor Experimental

Error Porcentual

Fuerza promedio (N)


Valores Teóricos







Página 12/12

OCE-Rev 1.0








Página 13/13

OCE-Rev 1.0






8.1.1. Proponga más tres fuerzas localizadas en modelo experimental, cuyos

efectos se han despreciado con fines de simplificar los cálculos.

Podemos considerar a la fuerza de fricción del móvil con el carril, la fuerza de fricción

que ejerce el aire y la fuerza de fricción de la polea.


Página 14/14

OCE-Rev 1.0

8.1.2. Evaluar el error porcentual en las tablas 1, 2 y 3. Proponga una

justificación sobre el porqué difiere el valor de la fuerza experimental

respecto a la fuerza teórica.

Tabla 1

Análisis Valor Teórico Valor Experimental Error Porcentual

Fuerza promedio (N)


Tabla 2


Fuerza promedio (N)


Tabla 3


Fuerza promedio (N)


Al incrementar la masa en el portapesas, disminuye el error porcentual de lafuerza

promedio, debido a que si seguimos aumentando más peso obtenemos una fuerza

mayor que la del rozamiento es por ello que nuestro error porcentual se reduce cada

vez más.

8.1.3. 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.

Tabla 1


Fuerza promedio (N) 13.99 %

Aceleración promedio (m/s²) 13.79 %


Página 15/15

OCE-Rev 1.0

Tabla 2


Fuerza promedio (N)


Tabla 3


Fuerza promedio (N) 5.63 %

Aceleración promedio (m/s²) 6.48 %

8.1.4. Según los resultados obtenidos, exprese y justifique el tipo de

proporcionalidad entre la fuerza resultante y la aceleración del sistema.

m =0.33 kg

Masa del móvil variable


Página 16/16

OCE-Rev 1.0

TABLA 4 Móvil con carga de 100 gr.


0.3070 kg. 1 2 3 4 5 Promedio


Fuerza exp (N)


Valor Experimental

Error Porcentual

Fuerza promedio (N)


Valores Teóricos. Para hallar la aceleración:






Página 17/17

OCE-Rev 1.0



recorrida es aproximadamente 1 metro; la posición va hacia arriba y la aceleración es

casi una línea, todo esto podemos observar en la figura.





Página 18/18

OCE-Rev 1.0






0.3070 kg. 1 2 3 4 5 Promedio


Fuerza exp (N)


Valor Experimental

Error Porcentual

Fuerza promedio (N) %

Aceleración promedio(m/s²)







Página 19/19

OCE-Rev 1.0









Página 20/20

OCE-Rev 1.0






0.3070 kg. 1 2 3 4 5 Promedio


Fuerza exp (N)


Valor Experimental

Error Porcentual


Aceleración promedio(m/s²) %







Página 21/21

OCE-Rev 1.0









Página 22/22

OCE-Rev 1.0




8.2.1. 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.

Según la ecuación:

Al aumentar la masa del móvil, incrementa el denominador, y se reduce la aceleración

demostrando que es una relación inversa.

Tabla 4

Análisis ValorTeórico Valor Experimental Error Porcentual

Fuerza promedio (N)


Tabla 5




Tabla 6



Aceleración promedio (m/s²) %


Página 23/23

OCE-Rev 1.0

F =0.48899 N

8.2.2. 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.

Tabla 4

ValorTeórico Valor Experimental Error Porcentual


Tabla 5



Tabla 6


Aceleración promedio (m/s²) %


Página 24/24

OCE-Rev 1.0

8.2.3. Con los datos del montaje, realice un DCL para cada caso suponiendo la

presencia de una fuerza de fricción. ¿Es ésta relevante?

Tabla 4 Tabla 5 Tabla 6

8.2.4. ¿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.

La fuerza de fricción depende de y según la fórmula:

La demostración es el porcentaje de error, ya que si el carril y las poleas fueran ideales o lisos, no

existiese porcentaje de error.


Página 25/25

OCE-Rev 1.0

9. OBSERVACIONES:

Se tuvo que alinear las cuerdas para que estén paralelas entre el carril y el móvil.

Data Studio nos brindó los resultados necesarios para la obtención de datos.

Se tuvo que tener cuidado con respecto al móvil PASCAR ya que durante la

aceleración por la fuerza de la masa, el móvil podía caerse y dañarse.

Se uso el mismo montaje para los 2 experimentos, solamente variando las masas y la

masa del móvil.

Al colocar la masa en el móvil PASCAR se tuvo que colocar cintas ya que por el

movimiento podían caer y malograr el móvil.

Se observó que el porcentaje de error aumentaba debido a la fuerza de rozamiento

de las poleas y de las reglas.

10. CONCLUSIONES:

Concluimos que la aceleración de un cuerpo bajo la acción de una fuerza neta

constante, es inversa a su masa.

Se demostró que la fuerza y la aceleración son proporcionales.

Verificamos que cuando la fuerza resultante sobre algún cuerpo en este caso el

PASCAR no es nulo, éste se mueve con un movimiento acelerado.

Se comprobó que la aceleración del cuerpo dependía de la masa.

Demostramos que la fuerza experimental menos la fuerza teórica nos proporciona la

fuerza de fricción.

Concluimos que ambas fuerzas, masa y aceleración son directamente

proporcionales, e inversas al tiempo

11. BIBLIOGRAFIA:

GRUPO6. SEGUNDA LEY DE NEWTON. SEGUNDA LEY DE NEWTON. TECSUP, AREQUIPA.

GUIADELABORATORIO. (2012). SEGUNDA LEY DE NEWTON . AREQUIPA: TECSUP.

laboratorio 4 original

Documents