Segunda Ley De Newton

LABORATORIO Nº 3
1. OBJETIVOS:.
* Verificar el cumplimiento de la segunda ley de newton que nos dice que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración y que la masa es inversamente proporcional a la aceleración.
2. FUNDAMENTO TEÓRICO:
Como se sabe, la Física es la ciencia que trata de la materia y la energía, del espacio y del tiempo; o sea, que incluye las leyes delmovimiento de una partícula. Pero para poder sistematizar todos estos principios, se requería más de la experimentación que de simples intuiciones o deducciones. Es así que, el científico italiano Galileo Galilei, quien con sus brillantes experimentos sobre el movimiento, fue el que estableció la absoluta necesidad de la experimentación en la Física.

Después de Galileo, llegó Isaac Newton, quiengeneralizó los resultados experimentales de Galileo en sus tres leyes del movimiento, que tendremos que analizar, pero en esta ocasión nos enfocaremos en la segunda, que dice: “La aceleración de un cuerpo tiene la misma dirección que la fuerza externa neta que actúa sobre él y es proporcional a esta misma fuerza”. Por lo que tendremos que verificarlo experimentalmente.Los principios de la dinámicaestán basados en innumerables experimentos de muchos investigadores y científicos, pero principalmente de Galileo (1564-1642) y Newton (1642-1727).Pero fue Galileo quien observó claramente que todo cuerpo sometido a fuerzas o presiones, era acelerado si estaba en libertad de moverse.
Para verificar una hipótesis, se puede partir de esta misma y si en todos los casos posibles, esta hipótesis no hasido refutada, entonces se concluye que dicha hipótesis es correcta y se vuelve una ley.
Una fuerza es una influencia externa sobre un cuerpo que causa su aceleración respecto a un sistema de referencia inercial, si se supone que esta es la única fuerza que actúa sobre él.
Para esto necesitaremos un cuerpo o sistema de masa conocida al que se le aplicará una fuerzaF, la que causará que este cuerpose mueva. Mediante el análisis de su movimiento deberemos probar que se mueve con una aceleración constante mientras se le aplique esta fuerza.
Como vimos en el laboratorio anterior, una manera rápida de hallar la aceleración de una partícula es graficando sus velocidades instantáneas en cada instante de su trayectoria en función del tiempo. La pendiente de esta gráfica será la aceleración.
Sitenemos una partícula que se mueve en línea recta con aceleración constante:

Donde VA y VB son las velocidades en A y B respectivamente y tA y tB los tiempos que tarda en llegar a A y B, e la distancia entre A y B.
Conocemos que:
VB2=VA2+ 2ae → VB2-VA2=2ae
Al factorizar:
VB+VAVB-VA=2ae……………………………………………………………………………………... (1)
Además, también se sabe que en un movimiento uniformementeacelerado, la velocidad instantánea en el punto medio de A y B es:
Vi=VB+VA2……………………………………………………………………………………………………………….. (2)
Donde Vi es la velocidad instantánea en el tiempo:
ti=tB+tA2
Reemplazando (2) en (1) se obtiene:
ViVB-VA=ae…………………………………………………………………………………………………….. (3)
Por otra parte, la velocidad en el punto B:
VB=VA+a(tB-tA)………………………………………………………………………………………………. (4)
Reemplazando (4) en (3)se tiene:
Vi=etB-tA
Que corresponde al valor de la velocidad instantánea en el instante ti.
Del gráfico Vi y ti determinaremos la aceleración de la partícula, o sea, la pendiente de la curva.Como ya se había dicho, analizaremos el movimiento de una partícula bajo la acción de una fuerza.
Así, con la aceleración en cada caso:

Si dejásemos caer la canastilla sola, esta aceleraría hacia elsuelo. Si despreciamos la resistencia del aire, todos los objetos poseen una misma aceleración en cercanías de la superficie de la Tierra, llamada la aceleración de la gravedad g. La fuerza que causa esta aceleración sobre el objeto libre lo llamamos peso. Si el peso w es la única fuerza que actúa sobre un objeto, se dice que éste se encuentra en caída libre. Como su masa es m, según la segunda...