VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE LA SEGUNDA LEY DE NEWTON DURANTE EL PRIMER SEMESTRE DE 2021 EN EL LABORATORIO DE FÍSICA

Segunda Ley de Newton

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VERIFICACIÓN EXPERIMENTAL DE LA SEGUNDA LEY DE NEWTON DURANTE EL PRIMER SEMESTRE DE 2021 EN EL LABORATORIO DE FÍSICA 

Departamento de Ciencias Físicas.

Facultad de Ingeniería y Ciencias.

RESUMEN

El objetivo de este experimento es demostrar de forma experimental la Segunda Ley de Newton, se armó un montaje utilizando un carrito con ruedas de rodamiento que tiene por objetivo disminuir el roce al mínimo posible, éste es puesto sobre un plano inclinado y se hace deslizar sobre un riel para que el carrito mantenga una dirección rectilínea. Gracias al sistema que poseen las ruedas es posible determinar la aceleración y la fuerza que actúan sobre él haciendo uso de un sensor de fuerza, sensor de movimiento y del software DataStudio, que también entrega la posición del objeto durante el trayecto, incluyendo los rebotes correspondientes.

Mediante el uso de Excel se grafican los resultados de Fuerza neta v/s Aceleración y se hace un análisis teniendo en cuenta el margen de error existente debido a las condiciones de los materiales utilizados y debido a los ajustes lineales correspondientes.

Índice

Objetivos        3

Marco teórico        3

Desarrollo experimental        4

Análisis        5

Conclusiones        8

Bibliografía        8

Objetivos

Objetivo general: 

• Comprobar experimentalmente la Segunda Ley de Newton.

Objetivos específicos:

• Medir la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo y la aceleración que éste adquiere.
• Determinar el tipo de movimiento producido por una fuerza constante.

Marco teórico

De acuerdo a la segunda ley de Newton, la fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual al producto de su masa por la aceleración que adquiere, ésta es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa del objeto de estudio.

El cambio de velocidad en este tipo de movimiento corresponde a la aceleración

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Segunda ley de Newton:  [pic 5]

Donde

 :  (fuerza neta).[pic 6][pic 7]

 : masa del cuerpo[pic 8]

 : (aceleración del cuerpo).[pic 9][pic 10]

 : cantidad de fuerzas actuando sobre el cuerpo[pic 11]

Desarrollo experimental

Materiales:

• Regla
• Carro de 0,5123 kg sobre riel inclinado con sensor de posición
• Interfase Pasco 750: Es un sistema que convierte las señales eléctricas en digitales, las cuales van al computador donde son analizadas por el software “data studio”.
• Sensor de fuerza: mide la fuerza neta que aplica el carro
• Sensor de posición: detecta la posición de un cuerpo en el tiempo respecto de él, funciona mediante señales de ultrasonido, para el experimento se utilizará una frecuencia de medición de datos de 40 [Hz], por lo tanto, medirá la posición 40 veces por segundo.
• Balanza Digital
• Riel dinámico
• Prensa

Procedimiento:

• Se armó el montaje de la imagen (ver imagen 1, figura 1)
• Se elevó un extremo del riel hasta una altura H = 10 cm y se ubicó el carro sobre el plano inclinado
• La interfase Pasco y el sensor de fuerza fueron utilizados para medir la fuerza neta que actúa sobre el carro dada la inclinación del riel dada en el punto anterior.
• Se configuró la velocidad de muestreo del sensor de movimiento a 40 Hz en DataStudio.
• Se configuró la velocidad de muestreo del sensor de fuerza a 10 Hz en DataStudio.
• El carro fue soltado desde el reposo y mediante el sensor de posición se obtiene en DataStudio el gráfico posición v/s tiempo para el carro, realizando el ajuste cuadrático que permita determinar la aceleración adquirida por éste.
• Finalmente el experimento fue repetido siguiendo los pasos anteriores para las siguientes alturas: 12.0 cm, 14.0 cm, 16.0 cm, 18.0 cm, 20.0 cm.

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Figura 1: Diagrama de Cuerpo Libre

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                                                                                                                     Imagen 2:

Análisis

(imagen del gráfico velocidad v/s tiempo a la altura de 10 cm)

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