Laboratorio 5: Segunda Ley de Newton

Laboratorio 5: Segunda Ley de Newton

Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería, Departamento de Física, Laboratorio de Física II 2013-14814, Gabriela Mishell Foronda Recinos

Resumen—Se analizo un sistema formado por un plano inclinado donde dos masas estaban unidas por una cuerda que pasaba por una polea, con el fin de demostrar que la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa, y asi predecir los coeficientes de fricción, estática y cinética.

I.OBJETIVOS

I-A.Generales

• Analizar un sistema formado por dos masas unidas por una cuerda sobre un plano inclinado.

I-B.Específicos

• Medir indirectamente el coeficiente de fricción es-tático y cinético de la masa m1 y la superficie del plano inclinado.
• Predecir la masa m2 que cuelga cuando m1 acelerabajando del plano.

II.MARCO TEÓRICO

L

A segunda ley del movimiento de Newton dice que “Cuando se aplica una fuerza a un objeto, éste se acelera. Dicha aceleración es en dirección a la fuerza y es proporcional a su magnitud y es inversamente proporcional a la masa que se mueve”.

Fuerza de fricción se define como la fuerza entre dos superficies en contacto, aquella que se opone al movimiento entre ambas superficies o a la fuerza que se opone al inicio del deslizamiento.

Los valores teóricos de los coeficientes de fricción de la madera son:

µs = 0.280

µk = 0.853

Para calcular el coeficiente de fricción estático:

Con base al diagrama de cuerpo libre de la m1 (bloque de madera, ver figura no. 1) podemos analizar lo siguiente:

X

Fy = 0 N + W ∗ Cosθ = 0 fs = µs ∗ N

Los valores teóricos de los coeficientes de fricción de la madera son:

µs = 0.280

µk = 0.853

Para calcular el coeficiente de fricción estático:

Con base al diagrama de cuerpo libre de la m1 (bloque de madera, ver figura no. 1) podemos analizar lo siguiente:

X

Fy = 0 N + W ∗ Cosθ = 0 fs = µs ∗ N

Coeficiente de fricción estático µs

[pic 1]

El error del coeficiente de fricción estático se calcula:

[pic 2]

Coeficiente de fricción cinético µk

[pic 3]

El error del coeficiente de fricción cinético se calcula:

[pic 4]

La altura h que se desplaza la masa 2:

h = vot +1/2at2

La aceleracion se calcula despejando la ecuación anterior:

[pic 5]

h = vot +1/2at2

La aceleración se calcula despejando la ecuación anterior:

[pic 6]

El error de la masa 2 experimental se calcula:

[pic 7]

Donde:

f = Fuerza de fricción N = Fuerza Normal m = Masa del objeto Wx = Fuerza de peso (m ∗ g)

µs = Coeficiente de fricción estática µk = Coeficiente de fricción cinética g = gravedad

III.DISEÑO EXPERIMENTAL

Para poder calcular los coeficientes de fricción estática y cinética es necesario tener magnitudes reales para sustituir en las ecuaciones.

III-A.Materiales

• Balanza
• Polea
• Cronómetro
• Bloque de madera
• Fichas
• Cubeta pequeña
• Transportador

III-B.Magnitudes físicas a medir

• Altura que recorre la masa m2 (m).* Tiempo en que la masa m2 cae (s). * La masa m1 y m2 (Kg).
• El ángulo del plano inclinado ( 0 ).

III-C.Diagrama Experimental

[pic 8]

Figura 1: Diagrama Experimental

III-D.Procedimiento

• Armar el sistema como en la figura 1.
• Con el recipiente vacio comenzar a introducir cen-tavos hasta que la masa m1 este a punto de moverse y con esta condición medir las magnitudes físicas necesarias.
• Con el contenido de monedas del inciso anteeriorintroducir mas monedas hasta que la masa m1 se deslice en el plano.

IV.RESULTADOS Tabla No.1

Para coeficiente de fricción estático

[H]

Tabla No.2

Para coeficiente de fricción cinética

...