Leyes de Newton

Universidad Nacional Aut´
onoma
UNAH
Departamento de F´ısica

Experimento No. 5
LF104

LEYES DE NEWTON
OBJETIVOS
Verificar la segunda ley de Newton para el movimiento rectil´ıneo.
APARATOS Y MATERIALES
Riel de aire, m´
aquina soplante, carrito para riel, polea de precisi´on, juego de accesorios, fuente de
potencia el´ectrica regulable, dispositivo de disparo electromagn´etico,interruptor doble, cables, 2 barreras fotoel´ectricas con contador digital, fuentes de potencia de 5 V, soportes, pinza de mesa, balanza,
escuadra (debe traer el estudiante).
TEOR´
IA
1. LA SEGUNDA LEY DE NEWTON
La Segunda ley de Newton expresada en forma matem´atica es:
F = ma
con

(1)

F : vector de la fuerza resultante
m: masa acelerada
a: vector aceleraci´on

Si se mantiene lafuerza aceleradora constante, por la segunda ley de Newton se espera que la
aceleraci´
on sea inversamente a la masa acelerada:
a=

F
m

(2)

2. MOVIMIENTO RECTIL´INEO UNIFORMEMENTE ACELERADO
La aceleraci´
on no se puede medir directamente por lo que se har´a uso el gr´afico velocidad-tiempo
para determinarla. Cuando la aceleraci´on es constante la relaci´on velocidad-tiempo es decar´acter
lineal:
v = v0 + at

(3)

donde v0 es la velocidad inicial y de la ecuaci´on (3) se concluye que la pendiente del gr´afico v(t)
es la aceleraci´
on
3. SISTEMA CARRITO-MASA COLGANDO
Se considerar´
a un carrito de masa mc unido a una cuerda que pasa por una polea con una pesa
colgando libremente. El carrito se mueve horizontalmente sin fricci´on, y tanto la masa de la
cuerda como lafricci´
on y masa de la polea son despreciables (Fig. 1).

1

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Figura 1: Sistema carrito en plano horizontal con pesa colgando libremente.

El diagrama de cuerpo libre para el sistema mostrado en la Fig. 1 se muestra en la Fig. 2, indic´andose
adem´
as las direcciones que se tomar´an en cuenta para aplicar las leyes de Newton.

Figura 2: Diagrama de cuerpo libre (DCL) del sistema mostrado en la Fig. 1

De la aplicaci´
on de las leyes de Newton se obtienen las siguientes ecuaciones:
Carrito:
Pesa:

T = Mc a

(4)

mp g − T = mp a

(5)

Sustituyendo la ecuaci´
on (4) en la (5):
mp g − Mc a = mp a

(6)

(mp + Mc )a = mp g
mp
a=
g
Mc + mp

(7)donde Mc es la masa del carrito mas la masa de la sobrecarga
Mc = mc + ms

2

(8)

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Para recordar el funcionamiento del riel de aire, dispositivo de disparo electromagn´etico, barreras
fotoel´ectricas y la manera de hacer las mediciones del tiempo y lavelocidad, dirigirse a la gu´ıa de
movimiento rectil´ıneo.
Mediciones de la velocidad en funci´
on del tiempo:
1. Usar el dispositivo de disparo sin la horquilla de hule.
2. Atar el platillo de pesas al carrito por medio del hilo (masa del platillo, mplatillo = 10 g)
3. Colocar una pesa de 10 g de masa en el platillo.
4. Con el carrito movi´endose, obtener los tiempos td y ∆t para lasposiciones x = 40 cm, x = 50 cm,
x = 60 cm, x = 70 cm, x = 80 cm, x = 90 cm, x = 100 cm.
5. Obtener 4 series de mediciones m´as como el p´arrafo anterior aumentando la masa del carrito
para cada serie con sobrecargas de 100 g.
6. Medir la masa del carrito con sus accesorios.

3

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Tabla I:Datos movimiento rectil´ıneo uniformemente variado
2. Mc = mc + 100

1. Mc = mc
No.

1

2

3

4

No.

x(m)

x(m)

td (s)

td (s)

∆t(s)

∆t(s)

1

3. Mc = mc + 200
No.

1

2

3

4

No.

x(m)

td (s)

td (s)

∆t(s)

∆t(s)

5. Mc = mc + 400
1

2

3

4

x(m)

td (s)

∆t(s)

Masa del carrito mc =

3

4

4. Mc = mc + 300...