SEGUNDA LEY DE NEWTON Y TEOREMA TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

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SEGUNDA LEY DE NEWTON Y TEOREMA TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA

TERCER LABORATORIO DE FÍSICA I - AA224M

Integrantes:

Ventura Espiritu, Hector Antonio – 20184073K

Garcia Obregon, Jhino Cesar - 20182126J

Salinas Avalos, Jassir Junior – 20180054A

Docentes:

Malpartida Tuncar-Sheila

Diez Chirinos-Cesar Manuel

10 de setiembre

Lima, Perú

2018

SEGUNDA LEY DE NEWTON Y TEOREMA TRABAJO Y LA ENERGÍA CINÉTICA

I. RESUMEN

La tercera práctica de laboratorio de Física 1 está orientada a la comprobación de la “Segunda Ley de Newton” y al de la relación que existe entre el teorema del trabajo y la energía cinética. Para la primera experiencia se utiliza un dispositivo eléctrico que nos marcara una serie de puntos en una hoja y así poder trazar los vectores posición, velocidad y aceleración; la fricción del dispositivo con la hoja se disminuye con un sistema a gas. La segunda experiencia se desarrolla midiendo las diferencias de longitudes, respectivamente, de los resortes “A” y “B”, esto para poder hallar la constante elástica de cada resorte.

Al finalizar la práctica de laboratorio se obtiene que las constantes de deformación de los resortes A y B son: 36,108 N/m y 35,306 N/m respectivamente. También, los vectores de las fuerzas elásticas actuantes sobre el dispositivo que deja los puntos en la hoja y que son graficadas a escala, no tiene la misma dirección que los vectores aceleración trazados en la misma hoja.

III. OBJETIVOS

Objetivos generales:

• Verificar que el trabajo realizado por la fuerza resultante sobre un cuerpo es igual al cambio de la energía cinética en dicho cuerpo
• Hallar la gráfica de la fuerza (peso) vs la elongación de cada uno de los resortes (A y B) y sus respectivas ecuaciones de ajuste
• Armar una tabla de datos y resultados que se explicó en la clase

Objetivos específicos:

• Demostrar que en el sistema existe rozamiento
• Graficar la curva fk vs t del recorrido del disco
• Distribuir adecuadamente los datos con sus incertidumbres.

IV. MARCO TEÓRICO

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. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:
[pic 3]

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F = m.a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea.

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

                                      [pic 4]

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s. En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,                        

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d(m·v)/dt = m·dv/dt + dm/dt ·v

Como la masa es constante

dm/dt = 0

y recordando la definición de aceleración, nos queda                        

F = m a

tal y como habíamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = dp/dt

es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

V. CÁLCULOS Y RESULTADOS:

RESULTADOS

     Tabla 1: masa del disco

El resultado fue usado para las medidas de los 3 integrantes por igual, representa al disco que será influenciado por los resortes con el que hace posible hallar su fuerza resultante al obtener la aceleración.

     Tabla 2: longitud natural de los resortes

Se utilizó una regla metálica de 30 cm cuya incertidumbre para medidas menores a 10cm es “0.05”cm y para mayores de 10cm, “0.1” cm.
Sirve como base para a partir de esta medida, hallar su elongación y de esa forma su fuerza elástica.

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