Practica de Laboratorio: La segunda Ley de Newton

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER
ESCUELA DE FÍSICA
FACULTAD DE CIENCIAS
Laboratorio No 2.
SEGUNDA LEY DE NEWTON

Objetivos
Demostrar que los datos obtenidos experimentalmente en la práctica y haciendo algunos cálculos se pueden relacionar con la teoría que se aprendió en clase.
Determinar experimentalmente la segunda ley de Newton, examinando el movimiento de un deslizador en unriel de aire tomando valores de referencia y cambiando las masas.
Encontrar la aplicación de la segunda ley de Newton hallando la aceleración en un sistema específico.
MARCO TEÓRICOLeyes del movimiento formuladas por Newton.
La primera ley del movimiento formulada por Newton o ley de inercia, establece que:
“una partícula libre se mueve siempre con velocidad constante, o (lo que es lo mismo) sinaceleración”.
Esto significa que una partícula libre se mueve en línea recta con una velocidad constante o se encuentra en reposo (velocidad cero).
El Momentum lineal e una partícula se define como el producto de su masa por su velocidad, se tiene

El Momentum lineal es una cantidad vectorial, ytiene la misma dirección de la velocidad. Es un concepto físico de mucha importancia porque combina los dos elementos que caracterizan el estado dinámico de una partícula: su masa y su velocidad.
Se puede ahora expresar de otra manera la ley de inercia:
Una partícula libre siempre se mueve con Momentum lineal constante en relación con un sistema inercial de referencia.
En muchos casos se observael movimiento de solamente una partícula, ya sea porque no hay manera de observar las otras partículas con las cuales interactúa o porque se ignoran a propósito. Para lo cual se introduce el concepto de fuerza. La teoría matemática correspondiente se denomina dinámica de una partícula. El cambio de Momentum de una partícula se debe a sus interacciones con otras partículas. Cuantitativamente seexpresan con el concepto de fuerza, esto es, la fuerza como una cantidad dinámica relacionada con la tasa de cambio de Momentum mediante la expresión


Esta relación es la segunda ley de movimiento de Newton:
La tasa de cambio de Momentum de una partícula con respecto al tiempo es igual a la fuerza actúa sobre la partícula.Relación entre fuerza y aceleración
De la definición del Momentum (1), se puede escribir la ec. (2) como:

Se puede expresar la ec. (3) en palabras como:
La fuerza es igual a la masa multiplicada por la aceleración, si la masa es constante.
Ésta es otra versión de la segunda ley del movimiento, formulada por Newton, pero es más restrictiva debido a lasuposición de que la masa permanece constante. Nótese que en este caso la fuerza tiene la misma dirección que la aceleración (ver Figura 1).
Si la partícula es libre, de acuerdo con la segunda ley de Newton,

En consecuencia, se puede decir que sobre una partícula libre no actúa ninguna fuerza resultante. En este caso, el Momentum es constante, lo quesignifica que la partícula está en reposo o se mueve con velocidad constante con respecto a cualquier sistema inercial de referencia, primera ley de Newton.
Principio de conservación del MomentumConsiderando dos partículas m1 y m2 que están sujetas solamente a su interacción mutua y se encuentran por otro lado aisladas del resto del universo (ver Figura 2),189547510922000
Por tanto, se puede escribir
El Momentum total de un sistema compuesto de dos partículas que están sujetas solamente a su interacción mutua permanece constante.
Este resultado constituye el principio de la conservación del Momentum, uno de los principios fundamentales y universales de la física.
Es válido para cualquier número de partículas que formen un sistema aislado, es...