Laboratorio de Física I, Sección 08 Práctica de Laboratorio No. 5

Facultad de Ingeniería

Ingeniería Industrial

Laboratorio de Física I, Sección 08

Práctica de Laboratorio No. 5

“Segunda Ley de Newton Aplicada a un

Sistema de Masa Constante”

RESUMEN

La práctica de laboratorio No. 5 denominada “Segunda Ley de Newton Aplicada a un Sistema de Masa Constante”, se llevó a cabo el día lunes 10 de octubre de 2016 en el laboratorio T- 207 de la Universidad Rafael Landívar. Esta práctica tiene como objetivo primordial, identificar el efecto de aumentar la fuerza neta aplicada sobre un sistema de masa constante. De igual forma, tiene como objetivos específicos, calcular la masa experimental y teórica del sistema; así como evaluar el error porcentual entre ambas cantidades.

Ahora bien, el procedimiento de la práctica consistió en armar un equipo para el análisis de la Segunda Ley del Movimiento de Newton. Este equipo es un sistema de masas, el cual se mueve a una aceleración constante mientras recorre una distancia específica. Ahora bien, ya con el equipo armado, se tomaron los diferentes tiempos que le tomaba al deslizador recorrer una distancia específica al ir variando la masa que pesaba en el soporte conectado al deslizador por una polea. Este proceso de variación de distancias y pesos fue realizado varias veces con la toma de mediciones de los fotosensores utilizados en la práctica. Por tanto, con estos datos, fue posible realizar diferentes análisis estadísticos y construir variedad de gráficas para su análisis.

Finalmente, con los cálculos obtenidos y gráficas realizadas, se concluyó que el efecto de aumentar la fuerza neta aplicada sobre un sistema de masa constante, hace que la aceleración de dicho sistema aumente de forma directa; que la razón entre la fuerza neta aplicada sobre el sistema y su aceleración, daban un valor constante conocido como masa inercial.; se determinó que la relación entre el valor experimental y teórico de la masa del sistema ostenta un error porcentual del 8.77 % debido a errores de equipo con la variación de distancias, pesos e inclinación del riel de aire.

FUNDAMENTO TEÓRICO

LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON:

Young, H. & Freedman, R. (2013), presentan en su libro de texto que los principios de la dinámica, rama de la física que se encarga de estudiar la relación entre el movimiento y las fuerzas que lo provocan, fueron establecidos por Isaac Newton. Estos principios son la base de la mecánica clásica y se conocen como las “Leyes del Movimiento de Newton”.

De igual forma, los mismos autores definen ciertos conceptos relacionados a las Leyes del Movimiento de Newton, dentro de los cuales tenemos:

FUERZA:

Young, H. & Freedman, R. (2013), explican que una fuerza, la cual es una cantidad vectorial, es una interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su entorno, cuya unidad dimensional es el Newton (N). De esta forma, existen diferentes tipos de interacciones y, por tanto, existen diversos tipos de fuerzas.

• Fuerza de contacto: Este tipo de fuerza implica contacto directo entre dos objetos. Dentro de estas fuerzas, encontramos a la fuerza normal, la cual es ejercida sobre un objeto por cualquier superficie con la que esté en contacto. Además, la fuerza normal actúa de forma perpendicular a la superficie de contacto, no importando el ángulo de inclinación de la superficie. Otra fuerza de contacto es la fuerza de fricción, la cual es ejercida sobre un objeto por una superficie y que actúa paralela a la superficie, en dirección opuesta al movimiento del objeto. Finalmente, tenemos la fuerza de tensión la cual es ejercida al realizar un tirón sobre un objeto que se encuentra atado por una cuerda o cordón.

• Fuerza de largo alcance: Este tipo de fuerza actúa entre dos cuerpos, aunque se encuentren separados por un espacio vacío. Un ejemplo de este tipo de fuerza es la fuerza de atracción gravitacional que la Tierra ejerce sobre un cuerpo, la cual es llamada peso del cuerpo.

Ahora bien, a la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es conocida como la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo.

MASA Y PESO:

Young, H. & Freedman, R. (2013), identifican las principales diferencias entre los conceptos de masa y peso. La masa describe las propiedades inerciales de un cuerpo en específico. Por otra parte, el peso es una fuerza ejercida sobre un cuerpo por la atracción gravitacional de la Tierra.

[pic 1]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013)

PRIMERA LEY DE NEWTON:

“Un cuerpo sobre el que no actúa una fuerza neta se mueve con velocidad constante (que puede ser cero, donde el objeto no se mueve) y aceleración cero”

Young, H. & Freedman, R. (2013), presentan que la Primera Ley del Movimiento de Newton es aplicada cuando ninguna fuerza neta actúa sobre un cuerpo. En este caso, el cuerpo permanece en reposo o se mueve con velocidad constante en línea recta.

Ahora bien, la primera ley también identifica que la tendencia de un cuerpo a seguir moviéndose una vez iniciado su movimiento es resultado de la inercia. De igual forma, la tendencia de un cuerpo en reposo a permanecer en ese estado, es también resultado de la inercia. Por consiguiente, un cuerpo que se encuentra en reposo o se mueve con velocidad constante es un cuerpo que está en equilibrio, en el cual no actúan fuerzas sobre él o en caso actuaran, la fuerza neta sería cero.

[pic 2]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013)

SEGUNDA LEY DE NEWTON:

“Si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, este se acelera. La dirección de la aceleración es la misma que la de la fuerza neta y el vector de la fuerza neta es igual al producto de la masa del cuerpo por su aceleración.”

Young, H. & Freedman, R. (2013), presentan que la Segunda Ley del Movimiento de Newton es aplicada cuando una fuerza neta que no es igual a cero actúa sobre un cuerpo y hace que este se acelere en la misma dirección de la fuerza neta. Por ende, si la magnitud de la fuerza neta es constante, también lo será la magnitud de la aceleración. Además, para un cuerpo dado, la magnitud de su aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza neta que actúa sobre el cuerpo.

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