Verificar experimentalmente la segunda ley de Newton

Universidad Militar Nueva Granada, Laboratorio No. 11 física mecánica.

DINÁMICA 1 Y 2.

Paula Urrego, Camila Cubillos, Sergio Quintana.

u5400066@unimilitar.edu.co, u5400071@unimitar.edu.co, u5400186@unimitar.edu.co.

I. OBJETIVOS.

Objetivo general.

 Verificar experimentalmente la segunda ley de Newton.

Objetivos específicos.

 Aplicar el conocimiento teórico de la Física en la realización e interpretación de experimentos.  Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones.  Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el Laboratorio  Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina.  Consultar, interpretar y utilizar literatura científica.  Comunicar, adecuadamente, conceptos y resultados científicos en forma oral y escrita ante sus pares, en situaciones de enseñanza- aprendizaje y de divulgación.

II. MARCO TEÓRICO.

i. Definición de aceleración. [1]

La aceleración es una magnitud vectorial la cual expresa la razón de cambio en la velocidad respecto al tiempo, es decir, la aceleración se refiere a cuán rápido un objeto en movimiento cambia su velocidad. Isaac Newton, por medio de su obra indica que la aceleración está dispuesta por la fuerza que el objeto lleva consigo en el recorrido que describe, esta se

puede apreciar cuando la partícula experimenta un aumento de la velocidad en la misma dirección en la que va pues, si altera su curso, la aceleración no será uniforme y el caso en el que cambie la orientación este objeto desacelerara.

Figura 1. Ilustración aceleración.

La aceleración se define como el cambio en la velocidad respecto al tiempo durante el cual ocurre el cambio. El cambio en la velocidad (ΔV) es igual a la diferencia entre la velocidad final (Vf) y la velocidad inicial (Vi). 𝑎 = ∆𝑉 ∆𝑡 Ec.1

ii. Relación fuerza – aceleración. [2]

Como se mencionó anteriormente la fuerza y la aceleración se relacionan; Isaac Newton en su segunda ley, enseña que la aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo sentido que dicha resultante.

2

iii. Cinemática lineal.

La cinemática es la rama de la biomecánica que describe los movimientos sin tener en cuenta su causa. La cinemática lineal está relacionada con los movimientos (variación de posición que experimenta un cuerpo en el transcurso del tiempo con respecto a un marco de referencia considerado como fijo) de tipo lineal o curvilíneo.

Figura 2. Definición velocidad (la tasa de variación de la posición)/ razón entre el espacio recorrido (desde la posición x1 hasta la posición x2) y el tiempo transcurrido.

III. DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA PRÁCTICA.

En la práctica de laboratorio se hallaron los valores de aceleración por medio del método de regresión polinómica de segundo grado y posteriormente se verificaron con la ecuación correspondiente. Para ello, se tomaron los datos de la tabla presente en la guía de laboratorio, (dichos datos se hallaron utilizando la mesa de aire y sistema de adquisición de datos CASSYLAB, en donde se dejó caer el bloque de masa m desde una altura h y se registró la posición en función del tiempo del bloque de masa M que se desliza sobre la mesa, esto se realizó con diversas masas. Observar figura 3).

Figura 3. Montaje utilizado para la toma de datos.

IV. MATERIALES. Para esta práctica se utilizaron las tablas que se encontraban en las guías de laboratorio.

V. PROCEDIMIENTOS, MÉTODOS Y/O ACTIVIDADES.

M m 951,5 140,5 961,6 1304 971,6 130,4 981,7 110,3 1001,7 90,28 1022,76 69,24 1044,2 47,76 Tabla 1. Relación de peso en las masas utilizadas en el ejercicio.



m= 140,5 t (s) x (cm) 0,1 1,5 0,2 4 0,3 7,9 0,4 12,8 0,5 19,1 0,6 26,8

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Tabla 1.1 tabla de datos para la masa 1.

Gráfica 1.1 Representación de los datos de la tabla 1.1, en la que, de la ecuación mostrada, podemos sacar que la aceleración experimental que es: (63,571 * 2)= 127 m/s2.

Para la aceleración teórica tenemos la ecuación:

Ec.1 𝑚 𝑚+𝑀

∗ 𝑔

En la que al reemplazar obtenemos:

140,5 𝑔 140,5𝑔 + 951,5𝑔

∗ 980

𝑐𝑚 𝑠2

= 126,1

𝑐𝑚 𝑠2

Teniendo estos datos sacamos el % de E:

Ec.2 𝑉𝑇−𝑉𝐸𝑥𝑝 𝑉𝑇 *100

Al reemplazar tenemos:

126,1 − 127 126,1

∗ 100 = 0,71

m= 130,4 t (s) x (cm) 0,1 1,4 0,2 3,8 0,3 7,3 0,4 12 0,5 18 0,6 25,1 0,7 32,1 Tabla 1.2 tabla de datos para la masa 2

Gráfica 1.2 Representación de los datos de la tabla 1.2, en la que, de la ecuación mostrada, podemos sacar que la aceleración experimental que es: (51,905 * 2)= 103,81 m/s2

Para la aceleración teórica reemplazamos en la Ec.1:

130,4 𝑔 130,4𝑔 + 961,6𝑔

∗ 980

𝑐𝑚 𝑠2

= 117

𝑐𝑚 𝑠2

Teniendo estos datos sacamos el % de E con la Ec.2:

117 − 103,81 117

∗ 100 = 11,27

y = 63,571x2 + 5,9857x + 0,28

0

5

10

15

20

25

30

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Distancia x (cm)

Tiempo (s)

y = 51,905x2 + 10,405x - 0,3

0 5 10 15 20 25 30 35

0 0,2 0,4 0,6 0,8

Distancia x (cm)

Tiempo (s)

4

m=120,3 t (s) x (cm) 0,1 1 0,2 3,3 0,3 6,6 0,4 11,1 0,5 16,6 0,6 23,3 0,7 31 0,8 36,8 Tabla 1.3 tabla de datos para la masa 3

Gráfica 1.3 Representación de los datos de la tabla 1.3, en la que, de la ecuación mostrada, podemos sacar que la aceleración experimental que es: (42,083 * 2)= 84,172 m/s2

Para la aceleración teórica

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