INFORME LABORATORIO N° 5 Estática y Dinámica

                        Universidad Santo Tomás [pic 1]

                       Escuela Ingeniería

INFORME LABORATORIO N° 5

Estática y Dinámica

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Introducción:

De acuerdo con la segunda ley de Newton la aceleración a, que adquiere un cuerpo de masa m, es directamente proporcional a la sumatoria de las fuerzas aplicadas al cuerpo o, fuerza neta; e inversamente proporcional a su masa m. La aceleración la misma dirección y sentido que la resultante de las fuerzas aplicadas al cuerpo; lo que puede escribirse vectorialmente como:

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Para un carro de masa m1sobre un riel horizontal sin roce, traccionado por un cuerpo de masa m2 mediante un hilo de masa despreciable, que pasa por una polea sin roce, también de masa despreciable, la fuerza neta FNet sobre el sistema (carro y masa colgante, incluyendo portamasas) es igual al peso P de la masa colgante m2, FNet=m2*g, suponiendo que el roce entre el carro y el riel es despreciable. Como se vio en el primer párrafo esta fuerza neta es igual a m*a y en este caso m=m1+m2.

        En este experimento se comprobará la segunda ley de Newton verificando que para el caso expuesto; m2*g=(m1+m2)*a donde la aceleración a tiene que determinarse experimentalmente por algún método independiente de la segunda ley de Newton, en este laboratorio se medirá la aceleración. También se deberá, en el laboratorio, realizar cálculos teóricos necesarios para compararlos con los valores experimentales medidos de la aceleración.

Objetivos:

• Verificar la segunda ley de Newton.
• Determinar las magnitudes de los parámetros involucrados.

Procedimiento experimental:

Para realizar el experimento necesitaremos:

• Smart Timer
• Riel
• Fotopuerta
• Polea
• Regla graduada
• Carro dinámico
• Cuerda
• Masas

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Caso 1

1. Se niveló el riel hasta lograr que el carro no se desplazara en ningún sentido, ni a la izquierda ni la derecha. Como entre el carro y el riel existía un pequeño roce, se verificó el nivel del riel, consiguiendo que el carro, bajo la acción de pequeños impulsos, de igual magnitud, se moviera tanto de un sentido como al otro.
2. Se eligió una masa que permitiera un movimiento ni muy rápido ni muy lento (que se demorara alrededor de 3 segundos en recorrer el riel).
3. Se determinó la masa del carro, y la masa del portamasa, se registraron los valores.
4. Se ubicó la fotopuerta en el riel y se conectó al canal 1 del smartimer.
5. Se configuró el smartimer para medir la aceleración.
6. Se colocó la regla trasparente en el carro de manera que solo tres líneas obstruyan el haz de luz de la fotopuerta al atravesarla, midiendo así la aceleración.
7. Determinación de la aceleración:

• Se configuró el sistema con un método para realizar 4 medidas de aceleración del sistema, manteniendo constante M = m1 + m2 y cualquier otro parámetro. Se calculó el promedio de las aceleraciones obtenidas, el cual fue considerado como la aceleración del sistema. Se anotaron en la tabla 1 los resultados

1. Se determinó cuantitativamente el error experimental.
2. Se efectuaron los cálculos necesarios para verificar el cumplimiento de la segunda ley de Newton.
3. Se determinó cuantitativamente la diferencia de la aceleración medida experimentalmente del carro, con respecto a su valor teórico.

Caso 2

1. Repita todos los pasos anteriores agregando una masa adicional al carro (0,5 kg). Los datos de la aceleración medida fueron colocados bajo la columna caso 2 de la tabla.

Roce

1. Para solo uno de los casos estudiados anteriormente, aprovechando la diferencia entre la aceleración calculada en forma teórica y la medida experimentalmente, y como la segunda ley de Newton debe cumplirse, se acepto que el roce afectaba al sistema, y este se concentro principalmente entre el carro y el riel, con estas ideas se determinó el coeficiente de roce cinético.

Resultados:

Caso 1: aceleración del sistema, con M=543,25g = m1(carro dinámico) + m2(portamasas)

Caso 2: aceleración del sistema, con M=1043,25g = m1(carro dinámico + barra adicional(500g)) + m2(portamasas)

Aceleración teórica a = 0.452 [m/s²]
Coeficiente de roce cinético µ = 0.023

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