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SEGUNDA LEY DE NEWTON
SEGUNDA LEY DE NEWTON.
EXPERIMENTO N 9
OBJETIVOS:
Comprobar la segunda ley de Newton.
FUNDAMENTOS TEORICOS.
Se define la cantidad de movimiento p de una partcula, como el producto de su
masa por la velocidad v en determinado instante
0
2
4
6
8
10
12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
. Como la velocidad es una cantidad vectorial y la masa es un escalar, tenemos entonces, que p es el producto de un escalar por un vector, lo cual nos indica que p es una cantidad vectorial. Si la velocidad cambia, tambin lo hace el momento lineal, y se dice que sobre la partcula acta una fuerza F. Tenemos entonces, que una fuerza produce una variacin en el momento lineal, lo cual se expresa de la siguiente manera:
dt
P
d
F
r
r
=
Esta ecuacin es conocida como la expresin matemtica de la segunda Ley de Newton. Pero, si el momento lineal vara, lo hace tambin la velocidad, por lo que la partcula se acelera, es decir, una fuerza neta aplicada sobre un objeto libre de moverse, produce una aceleracin; La fuerza aplicada es directamente proporcional a la aceleracin obtenida, y la constante de proporcionalidad representa la masa del objeto. De manera general, podemos decir, que la resultante de las fuerzas que acta sobre un cuerpo, es igual al producto de la masa de este, por la aceleracin que produce dicha fuerza.
Consideremos un cuerpo de masa M, que se desliza sobre una mesa sin friccin, bajo la accin de una masa suspendida de una cuerda, la cual a su vez, est amarrada al cuerpo.
Las fuerzas que actan sobre la masa m son la tensin T y su peso mg. Al aplicar la segunda ley de Newton a esta masa obtenemos la ecuacin:
a
m
T
g
m
f
y
r
r
r
r
=
-
=
Aplicando esta misma Ley al mvil de masa M se obtiene:
=
=
a
M
T
f
x
r
r
r
Reemplazando las ecuaciones
g
M
m
m
a
a
m
a
M
g
m
r
r
r
r
r
+
=
=
-
MATERIALES
Carril de aire.
Juego de pesas.
Cuerdas.
Photo gate.
Balanza.
Carro deslizador para el carril de aire.
Polea.
MONTAJE DEL EXPERIMENTO.
REALIZACION DEL EXPERIMENTO
1. Arme el montaje del experimento.
2. Determin la masa del carro y la masa suspendida de la cuerda.
3. Coloque los photo gate separados una distancia de 10 cm y halle el tiempo empleado por el carro en recorrer dicha distancia.
4. Repita el numeral anterior para distancias de 20, 30, 40, 50, 60, 70 cm.
Consigne los datos en la siguiente tabla
X(cm)
10
20
30
40
50
60
70
T1(seg)
1.61
2.81
3.67
4.57
5.49
6.12
6.81
T2(seg)
1.68
2.84
3.75
4.59
5.45
6.11
6.84
T3(seg)
1.61
2.85
3.70
4.58
5.46
6.16
6.83
T4(seg)
1.60
2.83
3.68
4.58
5.45
6.16
6.85
T5(seg)
1.60
2.80
3.68
4.58
5.45
6.15
6.86
T6(seg)
1.62
2.82
3.7
4.58
5.46
6.14
6.83
V(m/s)
6.17
7.09
8.1
8.73
9.15
9.77
10.2
5. Realice el grafico (x) vs ( t ). Qu tipo de grafica obtuvo?
La grafica que obtuvimos fue una semiparbola.
v
m
p
r
r
=
6. Linealice el grafico anterior usando
(
)
t
vs
t
x
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
1
2
3
4
5
6
7
8
obtuvimos una lnea recta con origen
(0,0)
7. Halle la pendiente Qu unidades tiene dicha pendiente? Qu significado
fsico tiene esta pendiente?
2
2
1
1
2
29
.
1
03
.
4
21
.
5
17
.
6
2
.
10
62
.
1
83
.
6
seg
cm
y
y
x
x
m
=
=
-
-
=
-
-
=
el significado fsico de la pendiente es la aceleracin del movimiento de la partcula.
8. Halle la ecuacin que relaciona las variables x y t. Compare con la ecuacin
del M.U.A.
2
0
2
1
at
t
v
x
+
=
Cunto vale la aceleracin a?
seg
m
a
seg
m
a
a
m
a
t
vt
at
vt
at
vt
x
t
5
.
2
)
29
,
1
(
2
2
2
2
2
1
2
2
=
=
=
=
=
+
=
9. De acuerdo a la segunda ley de Newton la aceleracin del carro es
Halle la aceleracin del carro comprela con la obtenida en el numeral 8.
2
2
2
2
5
.
246
9
.
494
196
5
.
50
8
.
9
5
.
50
seg
m
seg
grm
gr
gr
seg
m
gr
a
=
=
+
=
CONCLUSIONES
La segunda ley de newton dice que la fuerza es igual a la masa por la aceleracin.
La aceleracin de la ecuacin
g
M
m
m
a
+
=
debe ser igual 2m = a ( la ecuacin que se reduce del MUA ), en condiciones experimentales no da por el margen de error que resulta de la friccin del carro con el riel.
EMBED Excel.Chart.8 \s
EMBED Excel.Chart.8 \s
0
2
4
6
8
10
12
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0
1
2
3
4
5
6
7
8