Segunda Ley de Newton: Relación entre fuerza y aceleración

[pic 1][pic 2][pic 3]

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

FACULTAD DE CIENCIAS QUIMICAS

INGENIERÍA QUIMICA

MECANICA CLASICA Y LABORATORIO

EVIDENCIA

REPORTE DE LABORATORIO

PRACTICA NO.3

INTEGRANTES/MATRICULA

ANA LUCIA GARCIA MURILLO1644391

EDGAR ORTEGA SIFUENTES 1628359

GPO: 001

MAESTRO: HUGO SALAS

Jueves 16 de Octubre del 2015

Segunda Ley de Newton

1. Relación entre fuerza y aceleración.

Objetivo: Determinar la relación que existe entre la resultante de las fuerzas aplicadas a un cuerpo y su aceleración.

Fundamento:

Se acostumbra enunciar la Segunda Ley de Newton por medio de la siguiente ecuación: F= ma, en donde F es la fuerza que actúa sobre el cuerpo m es su masa y a es la aceleración. Para más claridad haremos 3 observaciones.

Primera. La fuerza F no es consecuencia de la aceleración, sino que la aceleración es un resultado de la fuerza. Por lo tanto, la formulación de esta Ley se escribe así: a = B F/m, donde B es un factor de proporcionalidad que depende de las unidades en que se midan las magnitudes que intervienen.

Segunda. Al cuerpo le comunican aceleración todas las fuerzas aplicadas a él y no se excluyen aquellas que se anulan mutuamente. Por esto, al formular esta Leyes mejor hablar de la resultante de las fuerzas o fuerza neta, en lugar del término fuerza.

Tercera. La Segunda Ley de Newton establece la relación entre la fuerza y la aceleración, pero la fuerza y la aceleración son magnitudes vectoriales que se caracterizan no solamente por su valor numérico, sino también por su dirección.

Con estas tres observaciones, la formulación de la Segunda Ley de Newton quedaría de la siguiente manera:

La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la resultante de todas las fuerzas aplicadas a dicho cuerpo e inversamente proporcional a su masa y dirigida a lo largo de la resultante de las fuerzas aplicadas. Analíticamente esta frase se expresa con la siguiente ecuación;

1. [pic 4]

El Principio de Inercia de Galileo, que es un caso particular de esta Ley, asegura que si sobre un objeto no acciona ninguna fuerza, el cuerpo se mueve con la velocidad constante; si actúa una fuerza, su velocidad cambia. En este experimento, se encontrara la relación que existe entre la fuerza y la aceleración.

Antes de continuar con la discusión de la segunda Ley de Newton, vamos a dar algunas ideas de lo que en Física se entiende por peso y masa de un objeto. El peso de un cuerpo es el nombre que se le da a la fuerza que ejerce la Tierra sobre él. Así, por definición el peso es una fuerza, ahora bien, como la aceleración debida a la gravedad varia de un lugar a otro sobre la Tierra, es claro que el peso de un cuerpo no es una propiedad constante, sino que es ligeramente diferente de un punto geográfico a otro.

La masa del cuerpo, sin embargo, si es constante. Es obvio que cuerpos diferentes tiene diferentes resistencias para ponerse en movimiento. Podemos definir la masa como la cantidad de materia contenida en un cuerpo, esta definición es vaga mientras no sé de precisión cuantitativa al concepto de materia.

En Mecánica se dice que la masa es la medida de la inercia de un cuerpo, en otras palabras, es su resistencia a cambiar su estado de movimiento. Dicha resistencia es llamada la MASA INERCIAL del cuerpo. La experiencia nos dice que se requiere alguna acción para poner un cuerpo en movimiento, esta acción se describe por una cantidad vectorial llamada FUERZA.

La masa de un cuerpo puede ser comparada con una masa estándar elegida arbitrariamente (masa patrón), simplemente se compara la acción de la gravedad sobre cada una. Lo anterior se logra por medio de una balanza de brazos iguales, la masa estándar se pone en un platillo y la otra masa no conocida se coloca en el otro platillo. Si no hay deflexión en sus brazos, decimos que las masas son iguales. La masa definida por este método se llama MASA GRAVITATORIA, normalmente se utiliza la palabra masa solamente para referirse a cualquiera de ellas (inercial o gravitatoria).

Regresemos ahora a la discusión de la Segunda Ley de Newton.

Si se conoce la masa m de un objeto y la fuerza F que actúa sobre ella, de la Segunda Ley de Newton F = ma; se puede determinar su aceleración a. Por otra parte, si se desconoce la fuerza F es posible determinarla midiendo la aceleración a de la masa m.

Podemos por lo tanto utilizar la aceleración de un cuerpo, como una medida de la fuerza. Por consiguiente, tenemos así un medio dinámico para determinar las masas inerciales y las fuerzas.

De la ecuación F = ma, se puede determinar la fuerza neta que actúa sobre una masa m conocida, si se mide la aceleración que produce.

Por simplicidad, hasta este momento se ha hablado de fuerzas constantes y cuerpos que parten del reposo. ¿Será igualmente valida la relación entre fuerza y aceleración, si cambia el valor de la fuerza mientras esta en movimiento el cuerpo?

Vamos a suponer que a un cuerpo que está en estado de reposo, se le aplica una fuerza fija durante un cierto tiempo. El cuerpo adquiere una aceleración mientras se le siga aplicando dicha fuerza, si se le deja de aplicar, cesara la aceleración y el cuerpo se moverá con velocidad constante.

...