Laboratorio De Física

Introducción

El informe que se presenta a continuación, tiene como fundamento el tema de la segunda ley de Newton que se ha desarrollado de una manera extensiva en el Laboratorio del curso. Cuyo estudio tiene diferentes fines que se han alcanzado con la realización de ciertas actividades que van desde la adecuación del equipo en el laboratorio hasta la comprobación física y matemática de las leyes en estudio.

Para todo lo citado anteriormente se prosiguió en primer lugar, a equilibrar la pista (riel donde va montado el carrito con las diferentes masas que se pondrán posteriormente), para ello se accionó el interruptor de la fuente de aire con el fin de hacerlo correr a través del riel , con esto se procede a calcular el equilibrio de la pista ya sea con un nivel o para mayor facilidad, colocando el carrito sobre el riel y agregándole pequeñas calzas al lado correspondiente hasta lograr que el carrito no tienda a acelerarse o que no de mueva por si solo.

Una vez logrado el equilibrio, se hace un lazo en el extremo de una cuerda que se coloca en el disparador del carro, y se pasa por la polea (ya nivelada) que se encuentra en uno de los extremos del riel. En el extremo colgante de la cuerda debe colocarse una masa específica que tiene la función de compensar la fricción sobre el sistema, la masa debe ser tal que mueva el carrito sin evidenciar aceleración alguna.

Luego se corresponde a tomar la distancia que el carro se desplaza desde el punto de inicio hasta el tope de protección, la primera vez, tan solo con la masa colgante y después con las masas adicionadas; en nuestro caso, una persona soltaba el carrito y otra lo detenía cuando este ya había pasado por los dos puntos, tomados como punto inicial y punto final, que han sido fijados con las fotoceldas del reloj que nos proporciona el tiempo, mientras la otra parte del grupo se encargaba de tomar los apuntes de los resultados, accionar el reloj y acomodar la polea y la masa colgante para cada turno siguiente, ya que con cada masa el proceso debía realizarse cuatro veces.

Con los resultados obtenidos en el experimento se llena la tabla 1, calculando apartir de estos, el promedio del tiempo que dura el carro en recorrer la distancia con las diferentes masas que promueven cambios en la aceleración tanto experimental como teórica y el porcentaje de error respectivo para cada una. Es importante tomar en cuenta la necesidad de pesar el carrito, la masa colgante y las masas que se colocarán al carro en una balanza antes de utilizarlas ya que no siempre las masas son exactas y es necesario contar con datos lo más reales posibles para disminuir el error, aplicar de la mejor manera las ecuaciones destinadas al experimento y cumplir las expectativas y objetivos del mismo dando por entendido lo perseguido por la segunda ley de Newton.

Objetivos

-Calcular experimentalmente la aceleración de un carrito y comparar el valor de la misma con la predicha por la segunda ley de Newton.

-Mostrar algunas de las principales fuentes de error que se pueden derivar del cálculo experimental de la aceleración del carrito y su posterior comparación con lo mostrado por la segunda ley de Newton en el laboratorio.

-Demostrar matemáticamente la validez de las fórmulas y ecuaciones, además de comprobar el hecho de que la aceleración teórica es menor que la gravedad.

Nota Teórica

Isaac Newton

(Lincolnshire, Inglaterra, 1642)

Su padre era granjero y falleció antes del prematuro nacimiento del pequeño Isaac. Su madre, que había quedado a cargo de la granja y la familia, lo dejó al cuidado de sus abuelos.

Luego de haber asistido a dos escuelas para alumnos externos, a los doce años ingresó a la King's School de Grantham. Allí fue instruido en el latín y el estudio de la Biblia. Su relación con los compañeros no era buena. Éstos lo consideraban extraño. Su comportamiento y sus ingeniosos inventos dejaban entrever que era un muchacho excepcional, entre otras cosas, construyó un pequeño molino de viento. En 1660 regresó a Grantham, con el objeto de prepararse para la universidad, después de un fallido intento por tomar las riendas de su casa. Al año siguiente ingresó al Trinity College de Cambridge con una beca para alumnos pobres.

Los frutos de sus investigaciones fueron inmensos: construyó un telescopio de reflexión, desarrolló el Cálculo y sentó las bases fundamentales para su Teoría de la Gravitación. La tradición cuenta que concibió esta última al ver caer una manzana de un árbol en 1666. En el terreno de la Óptica, que también llamó su interés, llegó a la conclusión de que la luz del Sol es una mezcla de rayos de distintos colores, y lo demostró haciendo pasar la luz solar a través de un prisma que la descomponía.

Newton le envió al rey Carlos II el reflector que había desarrollado. El rey lo envió a la Royal Society para que lo analizaran y, como consecuencia de ello, fue nombrado miembro en 1771.

Al año siguiente envió un informe a la Royal Society sobre su estudio de la luz y los colores pero recibió muchas críticas y, ante ello, Newton se retrajo aún más sobre sí mismo y siguió demorando por años la publicación del resto de sus descubrimientos.

En 1687 publicó sus Principia Naturalis Philosophiae Mathematica ("Principios matemáticos de la Filosofía Natural"), exponiendo los resultados de sus estudios sobre mecánica terrestre y celeste. Aquí aparecen las tres leyes del movimiento que dan origen a la Ciencia moderna de la dinámica:

Primera Ley o Ley de la Inercia

Todo cuerpo permanece en reposo o en movimiento rectilíneo con velocidad constante si no está sometido a una fuerza exterior.

Segunda Ley o Ley de la Fuerza

El cambio de movimiento de un cuerpo es proporcional a la fuerza exterior, inversamente proporcional a la masa del cuerpo, y tiene lugar en la dirección de la fuerza.

Tercera Ley o Ley de Acción y Reacción

A toda acción se opone una reacción igual y de sentido contrario.

En 1725, debido a sus problemas de salud, dejó Londres y marchó a Kensington, donde murió en 1727.

En las leyes de Newton se utilizan varios conceptos como la fuerza (causa del movimiento) y la masa (medición de la cantidad de materia puesta en movimiento), ambos denominados habitualmente por las letras F y m.

La segunda Ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo y la aceleración de un objeto es proporcional a la fuerza F actuando sobre ella, e inversamente proporcional a su masa m. La constante de proporcionalidad es la masa

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