Tras el presente informe se verificara experimentalmente la segunda ley de Newton que establece que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

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Universidad de Atacama.

Facultad de Ciencias Naturales.

Departamento de Física

Segunda ley de Newton.

                                                            Nombre: Andrea camila torrentegui

                                                             Profesor: Mauro Barbieri

                                                             Fecha de laboratorio: 23 de Noviembre

Resumen

Tras el presente informe se verificara experimentalmente la segunda ley de Newton que establece que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa.

Los métodos para llevar a cabo el experimento constan de la medición de la masa de un carro dinámico su porta pesas  y las masas ocupados para la aceleración del carro dinámico, la determinación de estos datos será por métodos estadísticos y dinámicos, para llegar al resultado proporcional al real.

Todas estas evaluaciones serán medidas a través de la segunda ley de newton por la fuerza de roce que actúa sobre el auto dinámico al aplicarle aceleración por cilindros ocupados para el experimento, se desarrollaran y compararan los  resultados obtenidos por las distintas variables aplicadas al carro, obteniendo la fuerza de roce que actúa sobre él y su tensión.

Introducción teórica

La dinámica es la parte de la física que estudia el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que producen dicho movimiento, describiendo los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico, cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.

Uno de los personajes más connotados es Isaac Newton con sus tres leyes del movimiento estableciendo la base de todo conocimiento

• Primera ley: Si no existen fuerzas extremas que actúen sobre un cuerpo, este permanecerá en reposo o se moverá con una velocidad constante en línea recta.
• Segunda ley: La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a las fuerzas que actúan sobre el e inversamente proporcional a su masa
• Tercera ley: Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un cuerpo, este reacciona con una fuerza de la misma magnitud, misma dirección y sentido contrario.

Para la elaboración del trabajo experimental se trabajara tras la segunda ley de Newton ya que describe la relación existente entre la fuerza aplicada a un cuerpo, la aceleración que este adquiere y la resistencia o inercia que este opone al movimiento medida a través de su masa m, que tiene un valor constante y es independiente de la fuerza aplicada.

Esto es, si aumenta la fuerza, aumenta la aceleración, pero la masa se mantiene constante. ∑F = ma. (1)

Consideremos un carro de masa M que es tirado con una tensión T producida por una cuerda ligera (masa ∼ 0) que está amarrada en su otro extremo a una masa colgante m variable, lo que produce una fuerza. Aplicando la Segunda ley de Newton al carro, se obtiene para el eje “x”:

 T − fr = Ma (2)

Y para el eje “y”:

 N−Mg = 0 (3)

 Aplicando la segunda ley de Newton al diagrama de cuerpo libre de la masa colgante m, para el eje “y”:

 mg−T = ma (4)

La aceleración se puede medir, de modo que se obtienen dos ecuaciones con las dos incógnitas: la tensión T, y la fuerza de rozamiento fr. De la ecuación 4, se puede obtener el valor de la tensión para cada pasada del carro, esto es:

 T = mg−ma es decir

T = m(g−a) (5)

La fuerza de rozamiento la obtenemos de las Eq.2 y Eq.5:

fr = T −Ma

fr = mg−(m + M)a

Procedimiento Experimental:

En grupo con los materiales para la elaboración del experimento se coordinan para llevar cabo más rápido los procedimientos.

1. Pesar el carro dinámico, el porta pesas, y las dieciocho masas que se utilizaran para dar la aceleración al carro, tras diez mediciones para cada objeto lo que lleva a un total de 200 muestras.
2. Ocupando un riel en una superficie horizontal se debe nivelar la superficie para colocar el carro dinámico sobre el riel. Si el carro se mueve en un sentido u otro, usar el tornillo de ajuste ubicado en un extremo del riel para levantar o bajar, según sea el caso.
3. Coloque una polea con foto-puerta en un extremo de riel. Coloque el carro en el riel, de tal modo que el gancho apunte hacia la polea. Amarre un extremo del hilo al carro y el porta pesas al otro. Ajuste la altura de la polea de modo que el hilo quede paralelo al riel.
4. La longitud del hilo necesita que sea tal que con el carro en posición de reposo (cercano de la polea), el canastillo esté a 5 cm de altura del piso.
5. A una longitud de 60 cm opuesto a la polea se coloca el carro dinámico, al extremo de este se colocaran las distintas masas que se tienen variando dependiendo de la elección del grupo las masas que se quieran ocupar para registrar la aceleración del sistema y su error La aceleración del sistema se medirá mediante una foto-puerta con polea y el Software CAPSTONE.
6. Repitiendo unas 100 mediciones de la aceleración del sistema con 5 pesos distintos.
7. Calcule la media y la desviación estándar del peso de cada uno de los objetos.

Resultados y análisis de resultado

En grupo después de haber determinado los valores de masa de los datos utilizados de los veinte objetos medidos diez veces cada uno, determinando una cantidad de doscientos datos, se trabajó con los datos solamente ocupados que  constaron de solo siete objetos, los cuales fueron medidos en gramos, pero para trabajar tras el sistema internacional se convierten a kilogramos, determinando su promedio y desviación estándar que para este caso representaría al error de las mediciones, estos datos utilizados fueron:

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