Laboratorio De Fisica Numero 4

III. MATERIALES E INSTRUMENTOS

Carril y accesorios

Juego de pesas

Regla patrón

Cronometro

IV. PROCEDIMIENTO

Segunda ley de newton

Fuerza y aceleración

Instale el carril y familiarícese con su manejo y funcionamiento.

Mediante una cuerda una el carrito (m_1) con la masa m_2 como indica la fig. 1

Mida la altura h del extremo de la masa m_2 al piso. Registre la distancia horizontal h que recorrerá el carrito bajo la influencia del peso de m_2.

Determine el tiempo que recorre el carrito la distancia h. Repita el tiempo dos o tres veces.

Repita el procedimiento anterior para otras cinco masas m_2 diferentes, manteniendo constante m_1. Anote sus resultados en la T.I.

Obteniéndose:

Datos

nº m2(g) t(s) de h

1 2 3

1 10 4.14 4.22 4.21

2 20 2.60 2.42 2.52

3 30 1.94 1.80 1.89

4 40 1.67 1.62 1.64

5 50 1.41 1.38 1.30

6 60 1.13 1.10 1.15

Masa y aceleración

Instalado el sistema anterior, la masa m_1 unida a la masa m_2 (figura 1), para una masa m_2 constante modifique la masa m_1 del carrito (agregando masas sucesivas), determine el tiempo que tarda en recorrer el carrito la distancia h. Tome el tiempo dos o tres veces.

Repita el procedimiento anterior para cinco masas m_1 diferentes. Anote sus resultados en T.II.

Datos

nº m1(g) t(s) de h

1 2 3

1 502 1.86 1.53 1.53

2 1002 3.06 3.01 3.09

3 1502 4.23 4.23 4.18

4 2002 5.57 5.58 5.56

5 2502 8.76 8.80 8.73

V. DATOS EXPERIMENTALES

Para h y m1 constantes

Datos experimentales I

nº m2(g) t(s) de h Datos constantes tp(s)

1 2 3 h(cm) m1 (g)

1 10 4.14 4.22 4.21 88.20 502 4.19

2 20 2.60 2.42 2.52 2.51

3 30 1.94 1.80 1.89 1.88

4 40 1.67 1.62 1.64 1.64

5 50 1.41 1.38 1.30 1.36

6 60 1.13 1.10 1.15 1.13

Para h y m2 constantes

Datos experimentales II

nº m1(g) t(s) de h Datos constantes tp(s)

1 2 3 h m2 (g)

1 502 1.86 1.53 1.53 88.20 30 1.64

2 1002 3.06 3.01 3.09 3.05

3 1502 4.23 4.23 4.18 4.21

4 2002 5.57 5.58 5.56 5.57

5 2502 8.76 8.80 8.73 8.76

VI. MANEJO DE DATOS

*Previamente:

Hallamos la ecuación de la aceleración y la tensión (fuerza que interactúa con el bloque de masa m1)

desarrollamos un diagrama de cuerpo libre

se sabe que:

- la aceleracion del sistema es el mismo para ambos cuerpos.

-la superficie es lisa,por lo tanto no hay rozamiento

entonces hacemos uso de la segunda ley de newton:

T=m_1*a (m_2 g-T)=m_2*a

de donde se obtiene: a=(m_2 g )/(m_1+m_2 )

T=(m_1 〖*m〗_2 g)/(m_1+m_2 )

O de lo contrario la ecuacion cinematica: h=v_0±(a*t^2)/2

se deduce que la tension (T) representa a las fuerzas internas del sistema

para los calculos siguientes se utilizara g=10m/s^2

por lo tanto para obtener fuerza en Newton (N),se tendria que trabajar con:

masa………………Kg

a………………m/s^2

para lo cual,los datos obtenidos seran convertidos a las unidades mencionadas.

Con los datos de la tabla I, determine la aceleración del carrito para cada caso.

Cuando h y m1 son constantes:

Al convertir los datos en unidades: Kg y m/s^2, se obtiene:

nº m2(kg) Datos constantes tp(s)

h(m) m1 (kg)

1 0.01 0.88 0.502 4.19

2 0.02 2.51

3 0.03 1.88

4 0.04 1.64

5 0.05 1.36

6 0.06 1.13

Hecho los cálculos anteriormente se obtuvo que: a=(m_2 g )/(m_1+m_2 ), pero usaremos h=v_0±(a*t^2)/2; donde h=0.88m, V0=0. Obteniéndose la ecuación: a=2h/t^2 ; aplicando este resultado con los datos de la tabla se obtiene:

Tabla I

nº m2(kg) Datos constantes tp(s) a(m/s^2)

h(m) m1 (kg)

1 0.01 0.88 0.502 4.19 0.20

2 0.02 2.51 0.38

3 0.03 1.88 0.56

4 0.04 1.64 0.74

5 0.05 1.36 0.91

6 0.06 1.13 1.07

Determine analíticamente la fuerza que jala el carrito, luego en una tabla señale la fuerza respectiva que actúa sobre el carrito.

hecho el diagrama de cuerpo libre,

se observa que la fuerza (F) que jala el carrito es la tension (T).Porlotanto

F=T=m_1*a=(m_1 〖*m〗_2 g)/(m_1+m_2 )

aplicando esta formula en la tabla,obtedriamos:

Tabla I

nº m2(kg) Datos constantes tp(s) a(m/s^2) F (N)

h(m) m1 (kg)

1 0.01 0.88 0.502 4.19 0.20 0.10

2 0.02 2.51 0.38 0.19

3 0.03 1.88 0.56 0.28

4 0.04 1.64 0.74 0.37

5 0.05 1.36 0.91 0.45

6 0.06 1.13 1.07 0.54

Haga una grafica de la aceleración (a) y la fuerza sobre el carrito (F), luego explique la relación entre la fuerza y la aceleración de acuerdo a la segunda ley de Newton. Explique sus resultados.

La segunda ley de Newton Dice: F=m*a

Se deduce que:

La aceleración en la dirección de la fuerza es directamente proporcional a la fuerza (a mayor aceleración, mayor será la fuerza y viceversa)

Por ello el comportamiento de la grafica (una recta con tendencia

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