Practica 4 Mecanica Clasica

Práctica #4: LEYES DE NEWTON

INDICE.

I. RESUMEN--------------------------------------------------------------------------------------3

II. INTRODUCCIÓN ----------------------------------------------------------------------------3

III. DESCRIPCIÓN ------------------------------------------------------------------------------4

IV. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ---------------------------------------------5

V. VERIFICACIÓN DE RESULTADOS ---------------------------------------------------11

VI. CONCLUSIONES --------------------------------------------------------------------------16

VII. REFERENCIAS ----------------------------------------------------------------------------16

VIII. CUETIONARIO ----------------------------------------------------------------------------17 

RESUMEN

Esta práctica consto de 2 ejercicios, el primero donde se ponía la polea sobre el soporte de forma horizontal, en el primer experimento se tomó en cuenta la aceleración de la M1 con fricción y la aceleración de M1 sin fricción, para esto con ayuda de una pantalla graduada con 10 escalas, se realizó la medición del tiempo y distancia con un cronometro.

En el experimento 2 el soporte se puso de forma horizontal en un Angulo de 30º respecto al nivel de la mesa y se realizó el experimento practico, ayudándonos de la pantalla graduada y el cronometro para medir la distancia y el tiempo respectivamente, y así obtener una aceleración práctica, durante ese lapso de tiempo, otros integrantes del equipo realizaban los cálculos teóricos del problema.

INTRODUCCIÓN

La máquina de Atwood una máquina inventada en 1784 por George Atwood para

medir la precisión de la aceleración debida a la gravedad y estudiar la relación entre la magnitud de fuerza, masa y aceleración.

Este artefacto consiste en una polea, donde de ambos extremos, al colocar una cuerda con masas iguales M, generando un sistema en equilibrio, y en el cual, al aumentar el peso en un lado M1 y M2, ocasiona una aceleración en su sistema de equilibrio, donde M1 una aceleración hacia el suelo y otra contraria M2 (alejándose del suelo), ambas con aceleraciones iguales, una positiva y la otra negativa.

Un ejemplo claro de este experimento y en el que se inspiró Atwood es la atracción que ejerce la Tierra sobre los cuerpos que están en el espacio, al atraerlos hacia si, como lo hace con los asteroides y demás cuerpos, esto porque los cuerpos grandes ejercen una atracción sobre los pequeños.

Des pues de lo anterior, podrás observar en esta práctica como el comportamiento de la Maquina de Atwood, concuerda con los datos experimentales, corroborando la veracidad tanto de la máquina de Atwood como de las Leyes de Newton.

Al generar un peso M1 mayor al M2 el M1 atrae hacia si al M2, generando la aceleración constante en ambos casos, y contraria una de la otra, ya que M1 obtiene una aceleración constante mientras que M2 obtiene una desaceleración.

DESCRIPCIÓN

Para ésta práctica utilizaremos 1 pista, 1 pie estativo, 1 varilla de 250 y una varilla de 600, 1 nuez, 1 polea de 4cm con mango, 1 bloque de madera, 1 pesa con gancho de 10g, 5 pesas de 10 g, 1 pesa de 50 kg, 1 flexómetro, 1 cronómetro, 1 pantalla graduada con 10 alturas y 1 hilo de 70 cm. Para nuestros diferentes arreglos se ocuparan los materiales antes mencionados, con el fin de calcular los datos principales que son: la tensión y la fuerza de fricción en cada uno de los experimentos.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

Experimento 1: Realizar el arreglo mostrado en la figura 1 en el cuál M1 es el cubo de madera sujeto a un hijo o cordón que pasa por la polea y cae del otro lado con la M2 (las pesitas) formando un ángulo de 90°, dibujar sus respectivos diagramas de cuerpo libre y posteriormente hacer los cálculos teóricos.

Diagramas de cuerpo libre:

Fig. 1 fig. 2 fig. 3

M1 N T2

Fr T1

M1 M2

Masa 1 Masa 2

Datos:

Datos Con fricción Sin fricción

Tiempo 35 s 80s

M1 0.094 kg 0.094 kg

distancia 0.05 m 0.05 m

M2 0.120 kg 0.030 kg

CÁLCULO DE TENSIÓN EN EL CASO 1 (con fricción).

Primero se calcula la aceleración de movimiento la cual es igual para ambas masas mediante la fórmula:

d=(a t^2)/2

Posteriormente despejamos a obteniendo la fórmula:

a=2d/t^2

Y sustituyendo los datos:

a=(2(0.05m))/〖(35s)〗^2 =0.0000816 m⁄s^2

Una vez calculada la aceleración, se calcula la Tensión 2 (T_2) sistituyendo los datos en la fórmula:

T_2=-m_2 a+m_1

Obteniendo:

T_2=-((0.120 kg)(0.0000816 m/s^2 ) )+0.094 kg=0.09399 N

Dado que T_2=T_1 sustituimos el valor de T_1 en la fórmula:

T_1-Fr=ma

Y despejamos Fr que es la fuerza de fricción:

Fr=〖-(m〗_1 a-T_1)=-[((0.094 kg)(0.0000816 m/s^2 ) )-0.09399N]=-(-0.09398)

Fr=0.09398 N

CÁLCULO DE LA TENSIÓN EN EL CASO 2 (sin fricción).

Primero se calcula la aceleración de movimiento la cual es igual para ambas masas mediante la fórmula:

d=(a t^2)/2

Posteriormente despejamos a obteniendo la fórmula:

a=2d/t^2

Y sustituyendo los datos:

a=(2(0.05 m))/〖(80 s)〗^2 =0.000015625 m⁄s^2

Una vez calculada la aceleración, se calcula la Tensión 2 (T_2) sistituyendo los datos en la fórmula:

T_2=-m_2 a+m_1

Obteniendo:

T_2=-((0.030 kg)(0.000015625 m/s^2 ) )+0.094 kg=0.094000468 N

Dado que T_2=T_1; T_1=0.094000468 N.

Experimento 2. Realizar el arreglo mostrado en la figura 4, y después hacer el análisis teórico

Fig.5 fig.6

N T

m1 m2 Fr T

30°

Fig. 4 m1 m2

Diagrama de cuerpo libre para masa1 Diagrama de cuerpo libre para masa 2

Diagrama de cuerpo libre para la masa 1 se utiliza como centro el cuerpo que se está analizando en cuestión, que en este caso es la masa 1, podemos observar en la figura 5 que el bloque 1, se encuentra sobre una superficie con un ángulo de 30° por lo que, a nuestra conveniencia, se movió el plano inclinado hasta obtener un plano horizontal. Por lo que las componentes que

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