Segunda ley de Newton

Dinámica

Segunda ley de Newton

Temas relacionados.-

Aceleración, Fuerza

Objetivos.-

La práctica pretende demostrar en el marco experimental la segunda ley de Newton a partir de las relaciones funcional:

*Aceleración en función de la masa

Fundamento teórico.-

La primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. A mayor fuerza un cuerpo obtiene mayor aceleración.

La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

Donde la aceleración es:

a = d2x

dt2

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea

1 N = 1 Kg • 1 m/s2

Materiales.-

Carril con colchón de aire, móvil, imán de retención, bomba de aire, generador de chispas. (Equipo Leybold).

Procedimiento.-

Al poner en funcionamiento el generador de frecuencias se desactiva el electroimán y el móvil se desliza obteniéndose en la cinta un registro del cual se obtendrá el valor de la aceleración cinemática del móvil.

Para un sistema formado por una masa (m(2)) sobre una superficie sin rozamiento unida por una cuerda a una masa (m(1)) que cuelga la fuerza aceleradora para el sistema planteado es:

F=m(1)g

Y la aceleración (dinámica) tiene la siguiente expresión:

a(d)= m(1)g .

(m(1)+m(2))

Por integración obtenemos que la expresión de la posición de la masa puntual, para una fuerza constante en función del tiempo con las condiciones iniciales V(0)=0 para t(0)=0 y aceleración (cinemática=a(c)) constante esta dada por:

X=1 a(c)t2

2

Análisis aceleración-masa.- (F=ctte): la masa del móvil se incrementa sucesivamente manteniendo la masa (m(1)) constante y se determina la aceleración (a(c)) del móvil

Desarrollo.-

Luego de recolectar todos los datos tenemos la siguiente tabla

m1 (g) m2 (g) M (g) 1/M (1/g) a (cm/s2) F (dinas) M . a

9 92,44 101,44 0,00985804 82,62 8802 8380,973

9 112,44 121,44 0,00823452 68,44 8802 8311,354

9 132,44 141,44 0,00707014 62,36 8802 8820,198

9 152,44 161,44 0,00619425 51,24 8802 8272,186

9 172,44 181,44 0,00551146 45,44 8802 8244,634

9 192,44 201,44 0,00496426 42,8 8802 8621,632

De la cual obtenemos el siguiente gráfico:

Linealizando por el método de cambio de variable obtenemos el siguiente gráfico:

Por el gráfico obtenido asumiremos como modelo la función:

X = A + B 1

M

...