Informe Especial

Resumen:

La práctica de la primera ley de Newton trata de ilustrar dicha ley, esto, mediante la medición repetida del tiempo que dura un carrito en recorrer una distancia (esto sobre una superficie con muy poca fricción) después de un impulso inicial. Después de dichas mediciones, se obtuvo que a pesar de que se recorrieran diferentes distancias, la velocidad con la que llegaba el carrito al final del recorrido era más o menos constante, y con esto se llego a la conclusión de que la velocidad se mantiene constante a pesar de la distancia que recorra, esto porque el viento sobre la superficie del movimiento quita gran parte de la fricción que normalmente detendría al carrito conforme recorre mas distancia (lo que demuestra la ley en estudio).

Introducción:

Este experimento trata de hacer que se comprenda mejor el significado de la primera ley de Newton, la cual indica que un cuerpo se mantendrá en estado de reposo o movimiento a no ser de que sea expuesto a una fuerza que cambie este estado (esto se puede ilustrar cuando por ejemplo un niño va en patineta por la calle, en un momento determinado, el niño frena sin querer hacerlo, es decir, la patineta se detiene después de un par de metros, esto debido a que una fuerza llamada fricción detuvo el estado de movimiento de la patineta; si no hubiera habido fricción, la patineta no se detiene, algo así se puede observar en una pista de patinaje, donde la fricción es poca; un ejemplo de lo contrario es el movimiento de un auto, sin una fuerza que lo mueva, el estado de reposo no varía, pero si se coloca dicho auto en la cima de una colina inclinada, este va a cambiar su estado de reposo y empezar a moverse debido a una fuerza llamada peso).

Para ilustrar esta ley, se montó un sistema que presentó condiciones similares a las de un cuerpo que no experimente fuerzas de ningún tipo. Este, es un carrito (que tiene un diafragma en su parte superior, el cual es una especie de placa metálica plana y delgada) que se monta sobre un riel que tiene huecos por los cuales sale aire, esto, para mantener al carrito ´´flotando`` y hacer que la fricción sea muy poca, también se tomo el cuidado de que el riel no presentara desniveles que hicieran que el peso del carrito afectara los resultados (ya que como se dijo, se trata de que no intervengan fuerzas).

A lo largo del riel se pusieron dos fotoceldas (estas son dos aparatos que captan el movimiento) conectadas a dos contadores digitales (que tienen entre sus funciones medir el tiempo). Estos aparatos ya instalados sirven para medir el tiempo que dura en recorrer el carrito una distancia que inicia en una fotocelda (F1) y termina en una fotocelda (F2), esto debido a que dichas fotoceldas captan el momento en el que el diafragma del carrito pasa a través de estas. Aparte de esto, una de las fotoceldas capta también el tiempo que dura en pasar todo el diafragma a través de esta.

En este sistema también fue necesario un disparador que diera inicio al movimiento del carrito sobre el riel. Ya listo todo este sistema, se empezó con la práctica, que consistió en hacer repetidas mediciones del tiempo que duro el carrito a través de las distintas distancias, datos con los que luego se procedió a calcular las velocidades de los distintos desplazamientos, las cuales resultaron ser parecidas a pesar de ser diferentes las longitudes y así se puede ver que la velocidad se mantiene constante (dándose casi un movimiento rectilíneo uniforme) siempre y cuando no hayan fuerzas que provoquen los contrario (como lo indica la ley en estudio).

El objetivo principal de esta práctica es estudiar la primera ley de Newton mediante el análisis del movimiento rectilíneo uniforme.

Nota teórica:

Posiblemente muchas personas piensen que una ley nace porque una única persona hace experimentos que lo la llevan a un descubrimiento. Lo cierto del caso es que en la mayoría de las veces, las ideas son percibidas por más de una persona desde distintos puntos de vista, hasta que poco a poco se da origen a una idea solida con fundamentos que se puede llamar ley.

Un ejemplo de esto es la primera ley de Newton, la cual fue propuesta incompleta primeramente por Galileo Galilei, el cual dijo en otras palabras que un cuerpo se mantiene con velocidad constante eternamente siempre y cuando esta no sea modificada por algún agente, lo cual se oponía las palabras de Aristóteles, que insistía en que un cuerpo se detiene sin una fuerza que lo mueva. El pensamiento de Aristóteles parece más razonable que el de Galileo, esto, porque con la experiencia cotidiana se ve que nada se mantiene moviendo eternamente sino que más bien se detiene cuando se deja de empujar, pero lo que no se toma en cuenta es que estos objetos que al parecer se detienen ´´solos``, son afectados por fuerzas ejercidas sobre dichos objetos que muchas veces las personas no notan, como lo son el peso y la fricción y sin las cuales, dicho movimiento se mantendría para siempre.

Finalmente, Newton publicó sus leyes en 1687, donde la primera de estas decía que todo cuerpo continúa en estado de movimiento rectilíneo uniforme o reposo siempre y cuando no sea sometido a una fuerza que modifique este estado.

Múltiples aplicaciones tiene esta ley en el desarrollo de la humanidad, incluso, en muchas de las misiones espaciales se usa el método de apagar motores en el espacio y seguir el recorrido aprovechando la velocidad que lleva la nave al salir de la atmósfera, la cual se mantiene constante de ahí en adelante ya que en el espacio no hay fuerzas que detengan el movimiento.

Esta ley es conocida como ley de la inercia, y es muy importante su conocimiento incluso para las situaciones de la vida cotidiana. Los cinturones de seguridad son una especie de dispositivos anti-inercia que evitan que el cuerpo siga su camino hacia adelante después de que el auto se detiene ya sea brusca o suavemente o cuando se produce un accidente.

En un movimiento rectilíneo uniforme (que cumple con la primera ley de Newton) debido a que no hay fuerzas, no hay aceleración y por esto es que la rapidez se mantiene constante, por lo que dicha rapidez de un cuerpo en todo momento va a ser igual a la distancia recorrida dividida entre el tiempo que duro el recorrido. Además, en este tipo de movimiento, la rapidez promedio es igual a la rapidez instantánea en todo momento.

Cuadros:

Cuadro 1. Promedio de los tiempos que tarda el carrito en recorrer las distintas distancias entre las dos fotoceldas.

Desplazamiento x (cm)

t1

t2

t3

t4

t5 Tiempo t(s)

t6

t7

t8

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