Segunda ley de newton

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UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA CAMPUS SANTIAGO LABORATORIO FIS 110 / FIS 109 PRIMER SEMESTRE 2011

SEGUNDA LEY DE NEWTON
Introducción
 Marco Teórico

En la Física es importante tanto describir el movimiento, como saber las causas del mismo. De las causas del movimiento se interesa la Dinámica y se resume en las Leyes del Movimiento de Newton.

Figura 2: Montaje experimentalutilizado para verificar la segunda Ley de Newton. Riel de aire donde se registra el movimiento del móvil 1 que está unido al móvil 2 por una cuerda que pasa a través de una polea.

En esta experiencia se verificará la Segunda Ley de Newton, en que se utilizará el montaje de la Figura 2. La aceleración del sistema está dada por la siguiente ecuación:

Figura 1: Sir Isaac Newton (1642-1727).Físico, filósofo, teólogo, alquimista y matemático inglés.

Para describir el movimiento se usan los conceptos de desplazamiento, velocidad y aceleración, y para hacer referencia a las causas del movimiento se agregan dos nuevos conceptos, masa y fuerza. La Primera Ley de Newton o Ley de Inercia establece que un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza neta, es decir, se cancelan las fuerzas sobre elcuerpo, se mueve con velocidad constante. La Segunda Ley de Newton establece que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa. La dirección de la aceleración y la fuerza neta aplicada es la misma. Matemáticamente se puede expresar como: (1) donde es la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo, m la masa del cuerpo yla aceleración que siente el cuerpo debido a las fuerzas que actúan sobre él. La Tercera Ley de Newton o Ley de Acción y Reacción establece que si el cuerpo A ejerce una fuerza sobre el cuerpo B, llamada fuerza de acción, entonces B ejerce una fuerza sobre A llamada fuerza de reacción. Estas fuerzas, de acción y reacción, tienen igual magnitud y dirección, pero sentido contrario, y actúan sobrecuerpos diferentes.

donde m1 y m2 corresponde a las masas de los móviles 1 y 2 respectivamente. Es necesario considerar que la cuerda es inextensible y de masa despreciable, que la polea se considera ideal (masa tendiendo a cero y sin roce), y que no existe roce entre el móvil 1 y la superficie por donde se desliza (riel de aire). El Marco Teórico presentado aquí debe complementado con el estudiode los siguientes textos: Anexos: - Análisis y Teoría del Error Experimental - Uso de la cámara VideoCom Libros de consulta: - Sears, Zemansky, Young, Freedman. Física Universitaria Volumen I Mecánica. Décimo primera edición. Sección: 4.3. Ejemplo: 5.13 - Resnick, Halliday, Krane. Física Volumen 1. Cuarta Edición. Secciones: 5.5 y 5.10 ser


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Objetivos
Registrar el movimiento de unmóvil sobre un riel de aire usando la cámara y el software VideoCom. Determinar empíricamente la relación entre la fuerza aplicada y la aceleración. Determinar empíricamente la relación entre la masa y la aceleración del sistema. Verificar experimentalmente la segunda Ley de Newton para el movimiento en una dimensión.

Desarrollo Experimental
En esta experiencia se utiliza un riel de airedonde se registra el movimiento del móvil 1 con la cámara VideoCom. Se comienza nivelando el riel horizontalmente para eliminar la componente horizontal del peso del móvil 1 que pueda afectar al sistema. Se sitúa el móvil 1 que posee la huincha elástica en el centro del riel con la bomba de aire encendida y se nivela el riel hasta que el móvil no se mueva. La bomba de aire se utiliza para crear uncolchón de aire entre el móvil y el riel y así eliminar el roce entre ellos. Se mide la masa del carro que se va a utilizar como móvil 1. No es necesario medir las masas adicionales, ya que están tabuladas por el fabricante. El porta pesa, móvil 2, tiene una masa de 50 [g], incluido el gancho. Una vez realizado lo anterior se calibra la cámara VideoCom siguiendo el Anexo Uso de la cámara...
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