Segunda Ley De Newton

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO RECINTO DE BAYFAMON

SEGUNDA LEY DE NEWTON

2524 PHYS 3311 Física para Ingenieros I 2550 PHYS 3311 Laboratorio de Física I 13 de junio de 2005

OBJETIVOS: 1. Enunciar y discutir la segunda ley de Newton. 2. Escoger el sistema de referencia adecuado para cada sistema en las diferentes situaciones. 3. Diferenciar y comparar entre un sistema horizontal y uno inclinado. 4. Formular las ecuaciones de movimiento para cada sistema. 5. Calcular y medir la aceleración de cada sistema. TEORIA: Segunda Ley de Newton La sumas de las fuerzas están actuando sobre el objeto es igual al producto de la masa por la aceleración. Fuerza Es la acción que produce un cambio en el estado de movimiento de un objeto. Su fórmula es F = m a Masa Es la medida de inercia y cantidad de masa. Aceleración Cantidad física que tiene magnitud y dirección. Peso La fuerza con la cual la Tierra atrae al Cuerpo. Marco de Referencia Inercial Es todo aquel marco en que sean válidas las leyes de Newton. Fuerza Normal Es la fuerza que hace la superficie sobre el objeto que apunta perpendicular a la superficie de contacto.

Diagramas de cuerpo libre de los montajes: Primer montaje:

N f

T

k

fg

Segundo montaje

T

fg

LABORATORIO: 1. Obtenga la masa del carro _.49 Kg 2. Monte el sistema según se muestra en la figura 1. Verifique que el sistema esté nivelado. 3. Conecte a la interfase en el canal 1 el conector de la polea. 4. Active el programa de Data Studio y seleccione práctica titulada “Segunda Ley de Newton”. 5. Coloque 50 g adicionales encima del carro. 6. Coloque en el porta masa las cantidad necesarias para que la masa total del sea de 40 g. 7. Obstruya el paso del carrito para que NO SE MUEVA. 8. Active el programa seleccionando “START”. 9. Libere el carro para tomar la medida de aceleración y deténgalo antes de que choque con la polea. 10. Realice un ajuste lineal de la gráfica de velocidad contra tiempo y obtenga la aceleración. 11. Anote sus resultados en la Tabla 1. 12. Coloque 10 g de los que estaban originalmente en el carro en el porta masa. 13. Repita los pasos del 7 al 12 hasta que se terminen las masa adicionales en el carro. 14. Efectúe el mismo procedimiento con el montaje 2. Tabla 1 Aceleración (m/s2) .6198 m/s2 .7919 m/s2 .9435 m/s2 1.1006 m/s2 1.2773 m/s2 1.4361 m/s2

Montaje 1 Fuerza (N) .391 N .490 N .588 N .686 N .784 N .882 N

Montaje 2 Aceleración Fuerza (N) 2 (m/s ) .0138 m/s2 .392 N 2 .1854 m/s .490 N 2 .3584 m/s .588 N .5340 m/s2 .686 N 2 .7052 m/s .784 N .8775 m/s2 .882 N

15. Vaya al menú “File” y seleccione “New Activity” 16. Guarde sus datos anteriores en su disco H. 17. En el menú principal seleccione “Enter Data”y grafique Fuerza Vs. Aceleración, para cada montaje y realice un ajuste lineal de los datos.(Recuerde imprimir ambas gráficas) 18. ¿Cuál es la pendiente de las respectivas gráficas? ¿Qué representan? o Pendiente del primer montaje: 0.60207 o Pendiente del segundo montaje: 0.56661 Estas pendientes representan la aceleración en m/s^2

19. Obtenga el por ciento de diferencia entre estas pendientes. X max − X min *100% X (1.4661 − 0.6198) × 100 = 82.3088% Primer montaje: % Diferencia = (1.0282)

% Diferencia =

Segundo montaje: % Diferencia =

( 0.8775 − 0.0138 ) × 100 = 193.7855% ( 0.4457 )

20. Obtenga el por ciento de error de cada una de las pendientes. Aceleración Teórica  .40 Kg   × 9.81 m s 2 = 0.6561 m s 2 aτ 1 =  . 598 Kg    .50 Kg   × 9.81 m s 2 = 0.8202 m s 2 aτ 2 =  . 598 Kg    .60 Kg   × 9.81 m s 2 = 0.9842 m s 2 aτ 3 =  . 598 Kg    .70 Kg   × 9.81 m s 2 = 1.1483 m s 2 aτ 4 =  . 598 Kg    .80 Kg   × 9.81 m s 2 = 1.3123 m s 2 aτ 5 =  . 598 Kg    .90 Kg   × 9.81 m s 2 = 1.4764 m s 2 aτ 6 =  . 598 Kg  

 .6198 − .6561   × 100 = 5.54% =   . 6561    .7919 − .8202  %  × 100 = 3.45% =  Error 2  .8202    .9435 − .9842  %  × 100 = 4.13% =  Error 3  . 9842    1.1006 − 1.1483  %  × 100 = 4.12% =  Error 4  1 . 1483    1.2776 − 1.3123  %  × 100 = 2.64% =  Error 5  1 . 3123    1.4361 − 1.4764  %  × 100 = 2.72% =  Error 6  1 . 4764   %

Error 1

21. ¿Cómo comparan las aceleraciones experimentales con las teóricas?

En este experimento todas las aceleraciones teóricas fueron mayores que las experimentales. La aceleración que tuvo mas precisión respecto a la aceleración teórica fue la Ae6 = 1.4361 m/s2 y la At6= 1.4764 m/s2. 22. ¿Qué factores han podido influir en la diferencia de las aceleraciones, si alguna? Los posibles factores que pudieron haber influido en las diferencias de aceleraciones pueden ser: errores al detener carrito en los rieles, la fricción del aire, errores de medición, la nivelación del riel del carrito. CONCLUCION: En conclusión pudimos obtener las 6 aceleraciones lo mas precisas posible. Se hizo la grafica lineal de las pendientes (aceleración) y la fuerza ejercida. Se considero que el experimento se llevo acabo con éxito dentro de unos ciertos márgenes de errores existentes en le mismo para completar el experimento. Nuestras observaciones del sistema horizontal muestran evidencia de que no debe haber mucha diferencias en la aceleración de un sistema horizontal y un sistema inclinado.