Física

DEMOSTRACIÓ DE LA SEGONA LLEI DE NEWTON I DEL PRINCIPI DE LA CONSERVACIÓ DE L’ENERGIA MECÀNICA
Introducció
En aquesta pràctica demostrarem la validesa de les teories de la segona llei de Newton i el principi de la conservació de l’energia mecànica.
Abans de començar a explicar com farem la pràctica, farem memòria d’aquests dos conceptes.
Segona llei de Newton
Aquesta llei s’aplica en elscasos en què la suma de les forces que actuen sobre un cos no és igual a zero.
La segona llei de Newton ens diu que si la resultant de les forces que actuen sobre un cos no és nul·la, és produeix en el cos una acceleració en el sentit de la resultant i que és directament proporcional a la massa del cos. La 2a llei de Newton s’expressa d’aquesta manera:∑ F=m·a
∑F= Sumatori de forces.
m = Massa del cos o massa total del conjunt que es mou.
a = Acceleració del cos o de tot el conjunt.
Les fletxetes que hi ha sobre el sumatori de forces i sobre l’acceleració indiquen que aquests són magnituds vectorials i per tant tenen direcció, sentit i mòdul.
Principi de la conservació de l’energia mecànica
L’energia mecànica és lasuma de les energies cinètica i potencial (gravitatòria i elàstica).
Em=Ec+Epg+Epe
La fórmula de l’energia cinètica és: Ec=1/2·m·v2 i la fórmula de l’energia potencial és: Ep=m·h·g
Per tant, tenim que l’energia mecànica és: Em= (1/2·m·v2) + (m·h·g)

El principi de la conservació de l’energia mecànica ens diu que, sempre que no hi hagi fregament, l’energia no es crea ni esperd sinó que es transforma en un altre tipus d’energia. També ens diu que mentre es transforma, l’energia és constant.
Això vol dir que si sumem l’energia que hi havia abans de la transformació és la mateixa que l’energia que hi ha després de la transformació. En forma de fórmula seria representat així:
Ema=Emd Epa+Eca=Epd+Ecd

Material
Guia, carret, platet, pesos,cronòmetre, politja, cinta mètrica, fil.
Mètode
Per realitzar aquesta pràctica farem un sistema. Aquest sistema constarà de dos cossos i una politja la qual enganxarem a la guia i estarà “volant” en un extrem de la taula. Unirem amb un fil de la llargada de l’altura de la taula els dos cossos i deixarem un cos sobre la guia i, passant el fil per la politja, deixarem l’altre cos penjant.
Unavegada tinguem muntat el sistema, posarem el carret al extrem lliure de la guia i hi posarem peses damunt seu. Amb l’ajuda d’un cronòmetre mesurarem quan temps tarda el carret a arribar a l’altre extrem de guia, on hi haurà la politja. Repetirem l’experiment tres vegades i anotarem els temps en una taula de dades.
Acte seguit, traurem una pesa del carret, la posarem el platet i farem el mateixprocediment que hem fet abans. Anem fent el mateix fins que no quedin peses en el carret i estiguin totes en el platet.
La força de fregament no la tindrem en compte perquè el carret té rodes que van molt fines.
Resultats
M platet (g)
T1
T2
T3
Tm
Er
10
1,63
1,53
1,62
1,59
3,8%
20
1,16
1,03
1,00
1,06
9,4%
30
0,62
0,75
0,72
0,70
11,4%
40
0,59
0,53
0,53
0,55
7,3%
500,50
0,52
0,48
0,50
4%
60
0,36
0,35
0,36
0,36
2,8%


Anàlisi dels resultats
A l’eix x: ∑Fx=m·a T=m·a
A l’eix y: ∑Fy=m·a -T+P=m·a

P=mcarret·a+mplatet·a
0,01·9,8=0,10·a+0,01·a a=0,89 m/s2
0,02·9,8=0,09·a+0,02·a a=1,78 m/s2
0,03·9,8=0,08·a+0,03·a a=2,67 m/s2
0,04·9,8=0,07·a+0,04·a a=3,56 m/s2
0,05·9,8=0,06·a+0,05·aa=4,45 m/s2
0,06·9,8=0,05·a+0,06·a a=5,35 m/s2

Preguntes:
1- A què correspon la pendent de la recta?
La pendent de la recta correspon a la massa del conjunt que és 0,11 grams.
Per buscar el pendent d’aquesta recta hauríem de dividir la força per l’acceleració i si observem la 2a llei de Newton veiem que diu que F=m·a
Si passéssim a dividir l’acceleració quedaria...