Info Segunda Ley De Newton

INFORME Nº 2

Objetivos:

Estudio y análisis del movimiento de una partícula, que para nuestro caso viene a ser un disco, la cual realiza un Movimiento Rectilíneo Uniformente Acelerado (MRUV) en un laboratorio.

En este experimento se trata de demostrar la Segunda Ley de Newton para lo cual se trabajara con datos experimentales y luego lo contrastaremos con el resultado teórico, así hallaremos un porcentaje de error.

Pero como nosotros queremos ser lo más exactos posible se requiere que no hallan fuerzas externas que interrumpan el movimiento y se pueda realizar como un movimiento ideal, así que una de las cosas más importantes viene a ser la ausencia de fricción.

Posteriormente se comprobará en las curvas y gráficos que se obtendrán.

También calcularemos la grafica de Fuerza vs Aceleración, y encontraremos ecuación de posición vs tiempo, para ello usaremos el concepto de ajuste de curvas, comprobaremos que un experimento integro.

Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración.

Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa por la aceleración.

Estudiar los conceptos básicos de la dinámica.

Analizar las diferentes graficas que nos ayuden a entender el movimiento.

Fundamento Teórico:

Ahora que vamos a verificar la segunda ley de Newton, tenemos que comenzar desde una idea, y esta sería la primera ley de Newton la cual nos dice que si la sumatoria de las fuerzas en una partícula es nula sobre un cuerpo, este o bien esta en reposo o bien está moviéndose con aceleración cero y además con velocidad constante.

Sin embargo, que sucedería si es que el cuerpo no cumple la primera ley de Newton, estaríamos hablando de un movimiento acelerado, el cual nos ponemos en el caso de que la fuerza sea constante horizontal sobre el cuerpo y en la misma dirección del movimiento al igual que la velocidad, la velocidad del disco cambiaría constantemente, luego deducimos que el disco se mueve con aceleración constante.

Con el experimento hallaremos una relación entre la masa del cuerpo y la aceleración la cual nos da como producto la sumatoria de las fuerzas, dando como resultado la siguiente fórmula:

m=|∑▒F ⃑ |/a

Ahora con esta fórmula, podemos calcular diversas graficas como la de la Fuerza vs la aceleración entre otras más, pero se seguirá un procedimiento, el cual nos conllevará a poder calcular nuestro % de margen de error, entre los resultados teóricos y experimentales.

Fuerza:

En física, la fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

En el Sistema Internacional de Unidades, la fuerza se mide en newtons (N).

La Fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir

F = d p /dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d (m• v)/dt = m•d v /dt + dm/dt • v

Como la masa es constante:

dm/dt = 0

Y recordando la definición de aceleración, nos queda

F = m a

Tal y como habíamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = d p /dt

Es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

Aceleración:

En física, la aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. En el contexto de la mecánica vectorial newtoniana se representa normalmente por o y su módulo por . Sus dimensiones son . Su unidad en el Sistema Internacional es el m/s2.

En la mecánica newtoniana, para un cuerpo con masa constante, la aceleración del cuerpo es proporcional a la fuerza que actúa sobre él mínimo (segunda ley de Newton):

Materiales:

Tablero, en la cual en el centro de la mesa es un vidrio de grafito para que el disco al pasar por allí deje rastros de su movimiento, conexiones eléctricas y conductos de aire comprimido para disminuir la fricción, para que la fuerza de rozamiento sea aproximadamente nula.

Disco metálico de aproximadamente 10 cm de diámetro con un mango anticonductor y con agujero para circulación de aire comprimido.

Chispero eléctrico.

Papelógrafo, para tomar los datos del movimiento del disco cuando presenta diferentes tensiones.

1 Polea, en la cual se coloca un vasito el cual lleva las distintas pesas para así poder que el disco realice un movimiento rectilíneo.

Pesas de distintos pesos 50, 100, 200 gramos.

Cables, conexiones.

Un pedazo de cobre el cual va pegado sobre la mesa para que así la mesa de vidrio se conductora eléctrica.

Hilo.

1 vaso de plástico.

Procedimiento:

Experimento Nº1:

En este experimento calcularemos el movimiento rectilíneo acelerado del disco que es jalado por unas pesas de distintas masa en cada recorrido, sin que disco lleve algún otro peso, solo incrementaremos la masa de las pesas. Trabajaremos con una frecuencia de 20 Hz.

Al ser jalado por las pesas el disco pasará sobre el papelógrafo y como este está situado encima del vidrio grafito, al pasar el disco (que tiene una punta en la parte final) dejará unos puntos lo cuales nos servirán para hallar la ecuación de su movimiento, con lo cual derivando podemos obtener su aceleración, y con

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