Manual de laboratorio de la segunda ley de newton

MsC. JESÚS ROBERTO GAVIDIA IBERICO

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SEGUNDA LEY DE NEWTON
1.

OBJETIVOS
Comprobar la Segunda Ley de Newton determinando la relación que existe entre:
a) aceleración y fuerza, manteniendo la masa constante.
b) aceleración y masa, manteniendo la fuerza constante.

2.

FUNDAMENTO TEORICO
La Segunda Ley de Newton establece que la aceleración a es directamente proporcional a lafuerza
neta F (fuerza resultante) e inversamente proporcional a la masa m de un cuerpo en movimiento.
Esto es
a

∝

F
m

(1)

En primer lugar, la relación de proporcionalidad entre la aceleración y la fuerza neta se puede
expresar en la siguiente forma:
a
F

= constante (K1)

(2)

o en la forma
a = B1 F

(3)

Esta ecuación nos indica que la fuerza (variable independiente) yla aceleración (variable
dependiente) son directamente proporcionales. La constante B1 se tiene que determinar
experimentalmente y demostrar que es el inverso de la masa del cuerpo (B1 = 1/m).
Por lo tanto, si en un experimento medimos los pares de valores (ai , Fi) y luego los graficamos en
un sistema de coordenadas cartesianas a vs F, obtendremos una línea recta, cuya ecuación es de la
formaa = A1 + B1 F

(4)

donde la pendiente de la recta es el inverso de la masa B1 = 1/m y A1 está relacionada con el error
experimental.
En segundo lugar, la relación entre la aceleración y la masa se puede expresar en la siguiente
forma:
a=

cons tan te (K 2 )
m

(5)

o en la forma

1
a = B2  
m

(6)

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Esta ecuación nos indica que la masa (variable independiente)y la aceleración (variable
dependiente) son inversamente proporcionales. La constante B2 se tiene que determinar
experimentalmente y demostrar que es la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo (B2 = F ).
Por lo tanto, si en un experimento medimos los pares de valores (ai , mi) y los graficamos en un par
de ejes de a vs m, obtendremos una curva cuya ecuación es de la forma

a = K2 m –1

(8)para linealizarla hacemos: Y = a , X = m -1 , B2 = K2 con lo cual la nueva ecuación es el de
una recta del tipo:
Y = A2 + B2 X

(9)

donde la pendiente de la recta es la fuerza neta que mueve el cuerpo B2 = F y A2 es el intercepto,
que está relacionado con el error experimental.
En este experimento la masa en movimiento es la de un carrito que se desplaza a lo largo de un riel
paraleloal eje X como efecto de la acción de una fuerza neta ejercida sobre el hilo por el peso de
los pequeños cuerpos colocados en el porta pesas (Figura 1).
Y

a

carrito

hilo

F

M

riel

polea
X

O

A

x

a

Porta pesos

F = mg
Figura 1. Carrito acelerado por acción de una fuerza neta.

Si consideramos que el carrito parte del reposo y recorre una distancia x en untiempo t, su
aceleración esta dada por:

a=

2x
t2

(10)

MsC. JESÚS ROBERTO GAVIDIA IBERICO

3.

RESUMEN (

67

)

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4.

MATERIALES E INSTRUMENTOS

Materiales

5.

(

)

Instrumentos

PROCEDIMIENTO Y DATOS EXPERIMENTALES (

Precisión

)

Primera parte: Variables del experimento: fuerza y aceleración. Constante: masa del carrito.
5.1. Medir en la balanza la masa “M ” del carrito con su incertidumbre.
M ± ∆M =..................................................................................................................................

5.2. Instalar el equipo como se indica en la Figura 1 y ubicar los puntos O y A sobre el riel, tal que
OA = x = 80 cm, cuidando que el punto A no esté muy cerca de la polea.
5.3. A fin de eliminar efectos indeseables de las fuerzas de rozamiento,...