fisica dinamica

DINÁMICA
(Segunda Ley de Newton)


Resumen.- La práctica de laboratorio desarrolla en su contenido, características de vital importancia referidas al porqué del movimiento de los cuerpos, esto a través de la segunda Ley de Newton: la aceleración producida es proporcional a la fuerza aplicada.

Índice de Términos.- Segunda Ley de Newton, fuerza, masa, aceleración.

Cinemática de laPartícula II
(Caída libre)

1. Objetivo
Verificar la segunda ley de Newton.

2. Fundamento teórico

Álvarez y Huayta (2010) sostienen que la interacción sobre un objeto es constante, es decir la fuerza que interactua es constante en valor. de acuerdo al principio de la inercia, si sobre un objeto no obra fuerza alguna, éste debe permanecer en reposo o moviéndose con velocidad constante. Estosupone que si existe la acción de alguna fuerza, este objeto debe cambiar su velocidad durante todo el tiempo que actúa la fuerza, es decir, la aceleración a que adquiere un bloque de masa m es directamente proporcional a la fuerza F aplicada, enunciado que corresponde a la segunda ley de Newton.
El cambio de velocidad ( producida por una fuerza determinada F, actuando un tiempo , depende delobjeto sobre el cual actúa. Así, si se aplica la misma fuerza sobre un balón y sobre un automóvil, el cambio de velocidad producido es diferente; el cambio ocasionado en el automóvil es menor por supuesto, entonces se puede escribir la siguiente proporcionalidad.

la constante de proporcionalidad m depende del objeto en cuestión. Si despejamos m, resulta:

Esta constante m, se denomina masainercial del cuerpo.
Como:

Entonces se escribe:

Despejando la aceleración:

Ecuación que permite ver que la aceleración que adquiere un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza F aplicada e inversamente proporcional a su masa m.
Finalmente, para fines prácticos, la segunda ley de Newton se expresa en la forma:

(p.272-273)

La ecuación principal de la segunda ley deNewton, es entonces:

Donde:
= Fuerza
= masa
= aceleración

3. Procedimiento

Para la correcta realización de la práctica, se hizo uso de los siguientes materiales: un carril, sensor patrón, sensor secundario, móvil o carrito, regleta, polea, balanza, un contenedor (masa colgante o masa del contenedor), barras de madera, prensas metálicas, un hilo, arena y una mesa.
Los materialesmencionados anteriormente, tuvieron que ser dispuestos de la mejor manera posible para un resultado más exacto.
Sobre una mesa se colocó el carril, sujetado en ambos extremos por dos barras de madera, que a la vez están sujetos por prensas metálicas, cuya función es evitar el movimiento del carril. En uno de los extremos del carril, se colocó una pequeña polea, conectada por medio de un hilo con elcarrito; este hilo tenía en la punta un gancho donde se sujeta el contenedor (masa colgante) con un peso determinado (arena). El hilo se lo coloca en la polea para poder generar movimiento, y en otro extremo está sujetando al carrito, el cual tiene la regleta en la parte superior. Por otro lado, los sensores fueron acomodados en el carril con una separación de 30 cm.
Para dar inicio a la prácticade laboratorio, se tuvo que pesar una cantidad inicial de arena, el cual será el peso del contenedor, y que variará sin obedecer a algún parámetro de cantidad. Una vez listo el contenedor se lo engancha al hilo, y se acomoda el carrito para que los sensores marquen los datos. Se suelta el carrito, que será movido por el peso del contenedor. Anotar datos.
Esta operación se la repite cinco veces,variando el peso del contenedor.







4. Datos

M = 502,5 gr = 0,5025 kg
x = 30 cm = 0,3 m
g = 9,78
m = masa del contenedor

donde :

M = masa del carrito más regleta.
x = distancia entre sensores patrón y secundario.
g = gravedad.

TABLA 4.1.

Nro
m (kg)
F=w=m·g
t1 (s)
t2 (s)
t3 (s)
t4 (s)
t5 (s)
tp (s)
1
15,1·10-3
0,148
1,448
1,446
1,444
1,444
1,445...