Ley De Newton

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Profesor Fernando Cuturrufo







SEGUNDA LEY DE NEWTON








OBJETIVO:


Comprobar experimentalmente la Segunda Ley de Newton.


Objetivo para los estudiantes:


Determinar experimentalmente la aceleración de un cuerpo midiendo variables cinemáticas.


Determinar experimentalmente la aceleración que adquiere un cuerpo sobre el cual, en formasucesiva, se aplican diferentes fuerzas.


Determinar experimentalmente la aceleración que adquieren diferentes cuerpos sobre los cuales, en forma sucesiva, se aplica la misma fuerza.


Aplicar las técnicas estudiadas para establecer la relación entre dos variables medidas experimentalmente.


Aplicar los conocimientos de Teoría de Error.


Aplicar y profundizar en las técnicas deanálisis de datos experimentales.


ANTECEDENTES TEORICOS:


En 1687 se publicó el compendio titulado Principia Matemática Philosophiae Naturales (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural) de Isaac Newton; obra en la que Newton presenta sus tres Leyes del Movimiento.


La Primera Ley de Newton, llamada también Ley de Inercia, se relaciona con aquellas situaciones en las cuales lafuerza resultante que actúa sobre un cuerpo es igual a cero. Establece que: “Un objeto en movimiento seguirá moviéndose a velocidad constante si la suma vectorial de las fuerzas externas que actúan sobre el objeto es cero”.


El resultado de “la suma vectorial de las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo” es conocido también como fuerza resultante o fuerza neta.


La Segunda Ley deNewton, llamada también Ley del Movimiento, describe cómo la masa de un objeto determina la forma en que reacciona el objeto cuando la fuerza neta que actúa sobre él es distinta de cero. Establece que:


[pic], donde: k es una constante de proporcionalidad, m es la masa del objeto, y [pic] la aceleración que adquiere.


Esta expresión permite dos lecturas, “La fuerza neta queactúa sobre un objeto es directamente proporcional a la masa del objeto si la aceleración es constante” y “La fuerza neta que actúa

sobre un objeto es directamente proporcional a la aceleración que este adquiere si la masa es constante”.


En el Sistema Internacional de Unidades se ha definido la unidad de fuerza, el Newton, de modo tal que la constante de proporcionalidad k es adimensional y suvalor es la unidad.


En efecto, se define la unidad de fuerza el Newton, a partir de la ecuación dada, como sigue: “una fuerza neta de 1 Newton (1N) es la fuerza que imprime a una masa de 1 kilogramo (1kg) una aceleración de 1 metro por segundo en cada segundo (1 m/s2)”.


[pic]


La Tercera Ley de Newton, llamada Ley de Acción y Reacción, señala que: “Si un objeto A ejerce una fuerza[pic] sobre un objeto B, entonces el objeto B ejerce una fuerza [pic] sobre el objeto A, tal que [pic]”


Con esta experiencia de laboratorio se pretende comprobar la Segunda Ley de Newton:


[pic]; Donde las [pic] son las fuerzas externas que actúan sobre la masa m y [pic] es la aceleración que ésta adquiere.


Para ello se determinará la aceleración que adquiere elcarrito de masa m1, que desliza sobre un “riel de aire” dispuesto horizontalmente, bajo la acción ejercida por una segunda masa m2 atada a la primera por medio de una cuerda inextensible y de masa despreciable que pasa por una polea sin roce y de masa despreciable, como se muestra en la siguiente figura siguiente.





























El “riel de aire” permiteel desplazamiento del carrito “prácticamente” sin roce, puesto que, en funcionamiento, genera entre el riel y el carrito un colchón de aire sobre el cual este último puede deslizar. En estas condiciones el carrito que desliza por el riel tiene movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, de modo que se puede determinar su aceleración midiendo distancia recorrida y tiempo empleado en...
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