Fuerza

Experimento 5
Segunda ley de Newton con masa constante
Objetivos
1. Deducir la aceleración de un carrito de laboratorio a partir de su gráfica de velocidad contra tiempo
2. Establecer una relación de proporcionalidad entre la aceleración de un sistema de cuerpos en
movimiento y la fuerza aplicada, cuando la masa del sistema es constante
3. Calcular los valores teóricos de la aceleración, dadaslas fuerzas netas y la masa del móvil, y
compararlos con los valores medidos.
4. Corroborar la relación entre la aceleración de un objeto, su masa, y la fuerza neta aplicada al
objeto.

Teoría
Una ecuación importante en la física es la segunda ley de Newton,
F = ma
Donde F es la fuerza resultante aplicada sobre un cuerpo de masa m, y a, la aceleración que adquiere
por la aplicación de la fuerza.Note que F y a son vectores. Esta ley establece que la única causa de
movimiento de un cuerpo es la aplicación de una fuerza externa neta. El propósito de este ejercicio de
laboratorio es descubrir qué sucede con la aceleración de un objeto de masa m cuando se le aplica una
fuerza externa neta. Utilizaremos un sensor para registrar el movimiento de un objeto mientras es
acelerado por una fuerza neta.Determinaremos qué le sucede a la aceleración del carro cuando se
aumenta la fuerza neta y la masa es constante. También debemos recordar que la aceleración es el
cambio de velocidad, con respecto al tiempo, cuando este tiende a cero, o que la aceleración es la
derivada de la velocidad con respecto al tiempo.
∆v dv
a = lim
=
∆t → 0 ∆t
dt
¿Qué le sucede a un objeto cuando usted le aplica unafuerza externa neta? ¿Cómo cambia su
movimiento cuando usted cambia la magnitud de esa fuerza neta? La primera ley de Newton indica
que si ninguna fuerza neta actúa sobre un objeto, entonces este se mantiene en reposo, o sigue viajando
con rapidez constante, sin cambiar su dirección. La segunda ley establece que cuando actúa una fuerza
externa neta sobre el objeto este acelera. Si se aumenta la fuerza,se produce una aceleración mayor. Si
se duplica la fuerza también se duplica la aceleración, así que podemos decir que la fuerza neta es
directamente proporcional a la aceleración.
F∝a
A menudo, varias fuerzas actúan simultáneamente sobre un objeto. En tales casos, se considera la
resultante, o suma vectorial de todas las fuerzas que actúan. También la segunda ley de Newton indica
que laaceleración es inversamente proporcional a la masa,
a ∝ 1/m

Materiales
Equipo
Sensor de movimiento
Interfase Pasco 750
Sistema de masas

Qty
1
1
1

Equipo
Balanza
Polea con abrazadera
Pista con carrito

Qty
1
1
1

Procedimiento

Figura 1. Riel nivelado. El carro debe permanecer en reposo

1. Instale el riel, o pista, como se muestra en la figura 1, y asegúrese de que está nive lado. Para
nivelarlo,utilice el tornillo de nivelación bajo la pista y hágalo girar hasta conseguir que el carrito
permanezca quieto en cualquier punto de la pista.
2. Note que el riel tiene uno de sus extremos preparado para la instalación de un sensor de
movimiento. Instale el sensor de movimiento
3. Instale la polea en el otro extremo de la pista. Si usted tiene un pedazo de madera, puede colocarlo
frnte a la poleapara detener el carrito.
4. Ate al carrito un pedazo de hilo, de aproximadamente 1.2 m de largo
5. Mida la masa del portamasas.
6. Agregue una masa 20 g al portamasas. Anote la masa total en el informe.
7. Mida la masa del carro.
8. Coloque dos masas de 20 g encima del carro.
9. Escriba en el informe el valor de la masa del carro más los 40 g añadidos
10. Ate el portamasas al otro extremo del hilo ypáselo por el surco de la polea como ilustra la figura 2.

Figure 2. Sistema completo para la segunda ley de Newton

11. Ajuste verticalmente la polea hasta lograr que el hilo sea paralelo a la pista
12. Sujete el carro delante del sensor de movimiento a una distancia mínima de unos 15 cm frente a él
13. Usted hará tres experimentos con el arreglo descrito anteriormente:

1. En el primero,...