1 LEY DE NEWTON.pdf
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En este proyecto comprobaremos que el movimiento circular uniforme (MCU) y el
movimiento circular uniformemente variado (MCUV), son movimientos que aplicamos en la
vida diaria casi sin darnos cuenta, este movimiento es muy sencillo en realidad ya que este
movimiento es circular y depende de la velocidad angular y tangencial, posición angular,
posición tangencial, rapidez y aceleración para llevarse a cabo, con base en ellas se define
si es MCU o MCUV, ya que el MCU es con una velocidad constante y MCUV tiene un aumento o
una disminución en su velocidad, además de que el MCU tiene una rapidez constante más sin
embargo su velocidad no loes, la velocidad que tiene cambia a cada instante de dirección,
en este caso implica una aceleración y a su vez varia dirección.
En contrario del MCUV, este movimiento tiene una aceleración angular y tangencial que
modifican a las velocidades correspondientes, la velocidad angular y tangencial.
Verificar que todo cuerpo permanezca en estado de reposo o de movimiento
rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él.
Verificar que la fuerza que actúa sobre el cuerpo sea directamente proporcional a la
aceleración.
Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales y
realizar un análisis grafico utilizando como herramienta el software DATA STUDIO.
Analizar utilizando DATA STUDIO los resultados que se obtienen de mediciones y
observaciones, para predecir comportamientos previos o posteriores a la toma de
datos, junto con la verificación de parámetros estadísticos.
Ser capaz de configurar e implementar equipos para toma de datos experimentales
realizar un análisis grafico utilizando como herramienta el software Data Studio.
Utilizar el software Data Studio para verificación de parámetros estadísticos
respecto a la información registrada.
Analizar usando Data Studio los resultados que se obtienen de mediciones y
observaciones, para predecir comportamientos previos o posteriores a la toma de
datos, junto con la verificación de parámetros estadísticos.
1. PRIMERA LEY DE NEWTON: Principio de inercia
La primera Ley de Newton no distingue entre un cuerpo en reposo y otro en movimiento
rectilíneo uniforme. Esto solo depende del sistema de referencia desde el que se observa
el objeto. Consideremos como un ejemplo un vagón en el que se coloca una mesa con un
libro sobre su superficie de madera que no existe fricción entre el libro y la mesa. Si el
vagón se mueve con velocidad uniforme y sobre el libro no actúa fuerza
alguna, seguirá en reposo sobre la mesa, tanto para un observador sobre la vagoneta
como para un observador sobre la vía .
Sistema de referencia inercial
Sin embargo, supongamos que inicialmente el vagón está en reposo y que en el instante
comienza a avanzar con una cierta aceleración, . En este caso el libro
permanecerá en reposo respecto a la vía, pero no respecto al vagón. ¡Y sobre él no actúa
ninguna fuerza! Esto quiere decir que la primera ley de Newton no se verifica en
cualquier sistema de referencia. Se denominan sistemas de referencia inerciales a
aquellos en los que sí se verifica la ley de la inercia: Un sistema de referencia inercial es
aquel en que un cuerpo que no está sometido a la acción de ninguna fuerza se mueve con
velocidad constante.
Cualquier sistema de referencia que se mueve con velocidad constante respecto a otro
sistema inercial es a su vez un sistema inercial. La Tierra no es un sistema inercial
perfecto puesto que tiene dos aceleraciones centrípetas: una debida a su movimiento de
rotación sobre su eje y otra debida al movimiento de traslación alrededor del Sol. Sin
embrago, estas aceleraciones son muy pequeñas y generalmente no se comete
demasiado error si se considera a la Tierra como un sistema de referencia inercial. A
menos que se especifique lo contrario los sistemas que consideramos habitualmente son
inerciales. Los sistemas de referencia más inerciales que existen son las denominadas
estrellas fijas, que son estrellas tan alejadas de la Tierra que sus movimientos resultan
indetectables.
Sistema de referencia no inercial
2. SEGUNDA LEY DE NEWTON: Principio de fuerzas y masas
La primera ley de Newton explica qué le sucede a un objeto cuando la resultante de todas
las fuerzas externas sobre él es nula. La segunda explica lo que le sucede cuando se
ejerce una fuerza neta no nula sobre él. En realidad, estas dos leyes pueden considerarse
como una definición de fuerza. Una fuerza es la causa capaz de provocar en un cuerpo un
cambio de velocidad, es decir, una aceleración. Además, la dirección de la aceleración
coincide con la de la fuerza y el parámetro que relaciona fuerza y aceleración es
precisamente la masa del objeto, una propiedad intrínseca a él.
Sin embargo, la experiencia nos dice que algunas veces la fuerza se manifiesta de forma
ligeramente distinta. Cuando actúa una fuerza sobre un cuerpo extenso éste puede
acelerarse (y desplazarse) o simplemente deformarse. En realidad, lo que pasa en este
último caso es que hay un desplazamiento relativo entre las partículas que forman el
objeto y se modifica su geometría. Es decir, tienen lugar aceleraciones, pero a nivel
microscópico.
La aceleración, como vector, de un objeto es proporcional a la fuerza total que actúa
sobre el objeto. La constante de proporcionalidad es la masa.
La segunda ley de Newton, establece que las fuerzas son influencias externas que aceleran los cuerpos en un sistema de referencia inercial. La misma fuerza produce
diferentes aceleraciones en diferentes cuerpos, en relación a la masa de los cuerpos.
Por lo tanto, la masa está relacionada con la inercia del cuerpo, en que mientras más
masa, más difícil es cambiar la velocidad del cuerpo.
1. las fuerzas se pueden comparar usando resortes, o elásticos iguales, y la
aceleración es en la dirección de la fuerza.
2. la masa es una característica fundamental que describe a un cuerpo. Esta
propiedad intrínseca tiene el mismo valor en la tierra, luna, espacio vacío, etc.
3. notemos que este concepto es bastante intuitivo. El mismo motor produce
diferentes aceleraciones en una moto o en un camión.
3. TERCERA LEY DE NEWTON: Principio de acción y reacción
Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre un cuerpo B, entonces el cuerpo B ejerce
una fuerza opuesta y de igual magnitud sobre el cuerpo A.
1. Cuando dos objetos interactúan, esto cuerpos ejercen fuerzas en el otro, y la 3ra
ley de Newton dice que estas fuerzas son iguales en magnitud y opuestas en dirección.
2. Es muy importante darse cuenta que actúa sobre B y que actúa sobre
A. Dado que tienen en general diferentes masas, sus aceleraciones tiene diferentes
magnitudes.
3. Este principio de “acción y reacción” es fundamental ya que permite estudiar las
fuerzas entre los objetos midiendo la aceleración de ellos. Por ejemplo, ha permitido establecer que hay 4 fuerzas o interacciones fundamentales en la
naturaleza.
4. La interacción entre los cuerpos no requieren necesariamente que los cuerpos
estén en contacto. El ejemplo más simple es la atracción que siente la tierra hacia
el sol.
LOS MATERIALES USADOS SON:
Computadora personal
.Programa Data Studio instalado
.Interfase Science Workshop 750
Sensor de fuerza
.Móvil PASCAR
Carro motorizado de movimiento uniforme
.Carril de aluminio con tope magnético y polea
.Hilo negro
Balanza
Set de masas
Sensor de movimiento
LOS PASOS PARA REALIZAR EL PROCEDIMIENTO SON (MÉTODO):
Verifique la conexión y estado de la fuente de alimentación de la interface. Luego
proceda a encenderla.
Encender el computador.
Ingresar al software DATA STUDIO seleccione crear experimento.
Seleccionar SENSOR DE MOVIMIENTO Y SENSOR DE FUERZA en la lista de sensores,
Luego eliminar la conexión según lo indicado en el software.
Configure el sensor de movimiento a fin de que sea capaz de registrar 30 lectoras por
segundo.
Configure el sensor de fuerza para un registro máximo de 5 newton en tracción y un
mínimo de 0 newton en comprensión, con sensibilidad baja.
Genere un gráfico para cada uno de los parámetros medidos por el sensor de
movimiento (aceleración, velocidad, y posición vs. Tiempo ) y por el sensor de fuerza
(fuerza vs. Tiempo).
Situe el carril sobre una superficie horizontal, luego póngalo a nivel empleando la
regla, para corregir la altura utilice el pie ajustable del extremo del carril.
Determine con ayuda de la BALANZA ANALÓGICA, la masa del carro, la masa del
sensor de movimiento y la masa del sensor de fuerza, anote todos los datos en la
tabla
GRÁFICA 1: ACELERACIÓN VS TIEMPO
En esta grafica tomamos la media como aceleración experimental
GRÁFICA 2: FUERZA VS TIEMPO
En esta grafica tomamos la media como la tensión experimental
GRÁFICAS
Para poder hallar la aceleración experimental y teorica tenemos que:
1)Pesar el móvil PASCAR y el sensor de fuerza juntos lo que llamaremos masa “M”.
2)pesar las monedas que llamaremos masa “m”
3) Los datos obtenidos son:
M=Mmovil + Msensor= 327,2g
m=30,0g
Hallaremos la Aceleración y Tensión teórica usando las formulas:
Reemplazamos los datos en la ecuación (3) y obtenemos nuestra aceleración teórica:
=
= = 0.801m/
Reemplazamos los datos en la ecuación (4) y obtenemos nuestra tensión teórica:
= M ( )
= 337.2
T=Ma…………………...................…..(1)
mg-T= ma………………………………….(2)
(1) + (2)
mg = Ma + ma
a(M+m) = mg
a=
………………………(3)
Reemplazamos (3) en (1)
T = M (
)……………….(4)
CÁLCULOS
-Realizaremos 10 casos para hallar un promedio de la At y la Tt:
Número de medición
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Prom
(m/ ) 0,61 0,61 0,60 0,60 0,59 0,62 0,60 0,62 0,61 0,62 0.608
(N) 0,27 0,28 0,27 0,28 0,26 0,27 0,27 0,29 0,28 0,28 0.275
(m/ ) 0,824
(N) 0,270
Ahora hallamos el error de la ACELERACIÓN
Ahora hallamos el error de la TENSIÓN
Las tres leyes del movimiento de Newton" se enuncian abajo en palabras modernas: como hemos visto todas necesitan un poco de explicación.
1. En ausencia de fuerzas, un objeto ("cuerpo") en descanso seguirá en descanso, y un
cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente.
2. Cuando se aplica una fuerza a un objeto, se acelera. La aceleración es en dirección a la
fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se
mueve: a = k(F/m)donde k es algún número, dependiendo de las unidades en que se
midan F, m y a. Con unidades correctas (volveremos a ver esto), k = 1 dando a = F/m ó en la forma en que se encuentra normalmente en los libros de texto F = m a De forma
más precisa, deberíamos escribir F = ma siendo F y a vectores en la misma dirección
(indicados aquí en negrita, aunque esta convención no se sigue siempre en este
sitio Web). No obstante, cuando se sobreentiende una dirección única, se puede usar la
forma simple. 3. "La ley de la reacción" enunciada algunas veces como que "para cada acción existe una
reacción igual y opuesta". En términos más explícitos:
"Las fuerzas son siempre producidas en pares, con direcciones opuestas y magnitudes
iguales. Si el cuerpo nº 1 actúa con una fuerza F sobre el cuerpo nº 2, entonces el cuerpo nº
2 actúa sobre el cuerpo nº 1 con una fuerza de igual intensidad y dirección opuesta."