Informe Fisica Nº07 A laboratorio fisica 1

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    I.-OBJETIVO:

    Verificar las leyes de Newton

    II.-MATERIALES:

    Carro de madera

    Prensas

    Juego de pesas

    Prensa porta poleas

    Poleas

    Regla

    Prensas de dos ganchos

    Soportes universales

    Cronometro

    Varilla

    Clamps

    Listn de madera

    Dinammetro

    Cordelitos

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    Principio de proporcionalidad - 2 LEY DE NEWTON

    Toda fuerza aplicada sobre un cuerpo, que no est equilibrada,

    produce una aceleracin que es proporcional a dicha fuerza.

    La masa inertees la expresin cuantitativa de inercia: cuanto mayor

    sea la masa mayor resistencia ofrece el cuerpo a cambiar su estado de

    movimiento, es la relacin que existe entre la fuerza aplicada a un

    cuerpo y la aceleracin adquirida por ste.

    La masa gravitatoria es la relacin que existe entre el peso de un

    cuerpo y la aceleracin de la gravedad.

    La masa es una magnitud intrnseca de un cuerpo y su valor esconstante. El peso es una magnitud extrnseca y su valor depende del

    lugar y de las condiciones en que se mida.

    Newton: es la fuerza que aplicada a un cuerpo de 1 kilo de masa

    le comunica una aceleracin de 1 m/s2

    Kilopondio: es la fuerza que aplicada a un cuerpo de una unidad

    tcnica de masa le comunica una aceleracin de 1 m/s2.

    Caractersticas:

    1. Si un cuerpo tiene movimiento rectilneo y uniforme la resultante

    de las fuerzas que actan sobre l es nula.

    2. Una fuerza instantnea produce un movimiento rectilneo y

    uniforme.

    3. Una fuerza constante produce un movimiento rectilneo y

    uniformemente acelerado.

    4. Una fuerza constante en mdulo y sentido, pero que cambia

    continuamente de direccin, produce un movimiento circular

    uniforme.

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    Principio de accin y reaccin - 3 LEY DE NEWTON.

    Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, ste ejerce otra

    fuerza igual y de sentido contrario sobre el primero.

    La accin y la reaccin jams se pueden anular mutuamente porque

    actan sobre cuerpos distintos.

    IV.- PROCEDIMIENTO:

    De la relaci n FUERZA y ACELERACIN

    1. Use la balanza de 3 brazos para masas mayores de 610 g. Coloque la

    pesa de 295,0 g en el extremo de los brazos, lo cual le permitir medir

    hasta 1 610 g. Mida la masa del carro.

    2. Coloque la prensa porta-polea en el borde ancho de la mesa y ajuste

    verticalmente el listn de madera en el borde con las dos prensas, el cual

    se comporta como parachoques para carro.

    3. Coloque la cinta sobre la mesa y marque una distancia de 75 cm.

    Longitud entre el punto de partida y el parachoques.

    4. Alinee la cuerda que ha de jalar al carro con la altura de la polea, debe

    estar paralelo a la mesa ; vea que la cuerda tenga la longitud apropiada

    desde el carro pegado al parachoques hasta el piso cuyo extremo tiene al

    portapesas vertical.

    5. Coloque sucesivamente bloques de 50 g sobre el carro, hasta cuatro

    bloques, para tener el carro con masa variable. Coloque el portapesas en

    el extremo de la cuerda despus de la polea.

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    6. Ponga el carro antes de la lnea del partidor, sincronice el inicio del

    desplazamiento con el cronmetro y tome la medida de tiempo, para

    bloques del portapesas de 50 g de masa, que lo llamar F1 ; luego

    contine colocando bloque de 50 g colocndolos sobre el portapesas, que

    son las F2, F3, F4 y F5 respectivamente y tome los tiempos que demore

    el carro en recorrer la distancia de 75 cm para cada bloque.

    7. Consigne las medidas en la Tabla 1.

    Tabla N 1

    Masa del sistema= 1.62 Kg

    Distancia a recorrerd= 0.80 m

    2.45 2.14 2.22 2.25 5.06 0.29 1.62 0.47

    1.45 1.55 1.60 1.53 2.34 0.61 1.57 0.96

    1.16 1.22 1.10 1.16 1.35 0.95 1.52 1.45

    0.97 0.95 0.92 0.95 0.28 1.32 1.47 1.94

    0.84 0.84 0.83 0.84 0.71 1.71 1.42 2.43

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    0.29, 0.47

    0.61, 0.96

    0.95, 1.45

    1.32, 1.94

    1.71, 2.43

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    0 0.5 1 1.5 2

    Fuerza vs aceleracin

    F vs aceleracin

    La Relacin Masa y Aceleracin

    1. Arme el Montaje N1 segn la figura. Mida la masa del carro. Coloque el

    porta pesas, esta es la fuerza constante que se aplicar al coche para

    desplazarlo una distancia de 80 cm.

    2. Tome 3 veces el tiempo que demora el carro en cubrir la distancia de 80 cm

    3. Aumente la masa del mvil colocando sobre el carro una carga de 100g de

    masa y proceda a medir 3 veces el tiempo, se prosigue de igual manera

    aumentando la carga en 100g y as hasta llegara 500 g.

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    1.37, 0.34

    1.47, 0.32

    1.57, 0.3

    1.67, 0.28

    1.77, 0.27

    1.87, 0.25

    0.24

    0.26

    0.28

    0.3

    0.32

    0.34

    0.36

    1.32 1.42 1.52 1.62 1.72 1.82 1.92

    Masa vs aceleracin

    Valores Y

    TABLA 2

    Fuerza constante (porta pesas)= 0.47 N

    Distancia a recorrerd= 0.80 m

    Carga de

    masa

    Masa del

    coche con

    carga

    2.79 2.76 2.73 2.76 7.62 0.25 500 1.87

    2.74 2.57 2.73 2.68 7.18 0.27 400 1.77

    2.48 2.35 2.34 2.39 5.71 0.28 300 1.67

    2.39 2.37 2.45 2.40 5.76 0.30 200 1.57

    2.13 2.29 2.16 2.19 4.80 0.32 100 1.47

    2.06 2.08 2.04 2.06 4.24 0.34 Sin carga 1.37

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    * De la Relacin d e la Fuerza en la Ac cin y Reacci n

    1.-Arme el sistema tal como indica la figura

    0.73, 0.34

    0.68, 0.32

    0.64, 0.3

    0.6, 0.28

    0.57, 0.27

    0.54, 0.25

    0.24

    0.26

    0.28

    0.3

    0.32

    0.34

    0.36

    0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

    (Masa)-1 vs Aceleracin

    Valores Y

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    Ahora conteste la pregunta Qu significa el valor que indica el dinammetro?

    El valor del dinammetro significa que el sistema est en equilibrio porque

    est marcando la fuerza del peso de la izquierda lo cual es igual a la fuerza

    aplicada por el peso de la derecha.

    2.- Arme el sistema tal como indica la figura

    i) De un tirn normal en C con una fuerza que sea suficiente como arrastrar o

    deslizar la pesa sobre la mesa. En qu punto de las cuerdas se rompe?

    Explique lo sucedido.

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    0.29, 0.47

    0.61, 0.96

    0.95, 1.45

    1.32, 1.94

    1.71, 2.43

    0

    0.5

    1

    1.5

    2

    2.5

    3

    0 0.5 1 1.5 2

    Fuerza vs aceleracin

    F vs aceleracin

    La cuerda se rompe en el punto A porque al jalar lenta y progresivamente

    todo el sistema, la pesa y las 2 cuerdas se vuelven una y al llegar a su lmite la

    cuerda se rompe en el punto A.

    ii) De un tirn seco, con una fuerza brusca, en forma rpida en qu punto de

    las cuerdas se rompe? Explique lo sucedido.

    La cuerda se rompe en el punto B porque al jalar rpido y bruscamente el

    sistema solo es formado por la pesa y la cuerda inferior y de esta forma todo es

    tan rpido que al llegar al lmite la cuerda se rompe en el punto B.

    A. Cuestionario

    1) Trace la Grfica 1, F versus a, y halle la formula experimental por el

    mtodo de par de puntos. Qu valor indica la pendiente que

    denominaremos? Calcule el error porcentual cometido.

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    ix

    Fuerza iy Aceleracin

    ix iy ix

    2

    0.29 0.47 0.14 0.08

    0.61 0.96 0.59 0.37

    0.95 1.45 1.38 0.90

    1.32 1.94 2.56 1.74

    1.71 2.43 4.16 2.92

    88.4ix 25.7iy 83.8iiyx 01.62ix

    41.188.401.65

    25.788.483.85

    2

    m

    08.0

    88.401.65

    83.888.425.701.6

    2

    b

    La ecuacin de la recta obtenida experimentalmente es la siguiente:

    08.041.1 xy

    La pendiente indica el valor de la masa del carro entonces el error

    porcentual de la masa del carro es:

    Error porcentual Experimental = 1.371.41 x 100 = 2.92%

    1.37

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    2) Cmo interpreta dinmicamente el origen de coordenadas de la

    grfica 1? Podra definir la masa? Cmo?

    Los interpreto como el momento en la que el cuerpo est en reposo y

    por lo tanto la aceleracin es nula y por lo tanto la fuerza tambin. La masa

    se puede obtener dividiendo el valor de la fuerza entre la aceleracin.

    3) Trace la grfica 2: a versus m, si la recta forma un ngulo

    mayor a 90o con cualquier recta paralela al eje x que la intercepta,

    ensaye la Grfica 3 de proporcionalidad directa.

    a) Halle la frmula experimental por par de puntos Qu valor

    indica esta otra pendiente?

    b) Halle el error experimentalmente cometido. Indique las causas

    de este error y como minimizara.

    Proporcionalidad indirecta.

    ix

    Masa iy Aceleracin

    ix iy ix

    2

    0.54 0.25 0.14 0.29

    0.57 0.27 0.15 0.33

    0.6 0.28 0.17 0.36

    0.64 0.30 0.19 0.41

    0.68 0.32 0.22 0.46

    0.73 0.34 0.25 0.53

    76.3ix 76.1iy 12.1iiyx 38.22

    ix

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    468.076.338.26

    76.176.312.16

    2

    m

    5

    2 1033.5

    76.338.26

    12.176.376.138.2

    xb

    -055.33x10-468.0 xy

    En este caso el valor de la pendiente nos da experimentalmente la

    fuerza constante con la que es movido el sistema. El error experimental es:

    Error porcentual Experimental = 0.470.468 x 100 = 0.42%

    0.47

    4) Explique los enunciados de las leyes de Newton de otra manera

    1ra. Ley: Un cuerpo de masa constante permanece en estado de

    reposo o de movimiento con una velocidad constante en lnea recta, a

    menos que sobre ella acta una fuerza.

    y = 0,4682x - 5.33x10-05

    R = 0,9956

    0.24

    0.26

    0.28

    0.3

    0.32

    0.34

    0.36

    0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75

    aceleracin

    1/masa

    (Masa)-1 vs Aceleracin

    Valores Y

    Linear (Valores Y)

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    2da. Ley: Cuando un cuerpo es afectado por una fuerza resultante

    esta experimenta una aceleracin cuyo valor es directamente proporcional a

    dicha fuerza e inversamente proporcional a la masa del cuerpo

    a = FR

    m

    3ra. Ley : Si un cuerpo le aplica una fuerza a otro (Accin); entonces

    el otro le aplica una fuerza igual y en sentido contrario al primero

    (reaccin).

    5) Es perezosa la naturaleza? Recuerde ejemplos: del

    mago; la mesa, los platos y el mantel; de los efectos que experimenta

    una persona cuando viaja parado en un mnibus.

    Cuando una persona, viaja en un mnibus esta dependen de lo que

    pase con la velocidad del mnibus, por ejemplo si el mnibus frena

    repentinamente la persona tiende a cambiar su posicin inicial debido a queposee masa y tiende a seguir la direccin del movimiento que posea el

    mvil.

    Caso contrario si el mnibus estando en reposo, de manera violenta

    inicia su marcha, el individuo tiende a mantenerse en reposo, entonces una

    fuerza actuara sobre l haciendo que su cuerpo se vaya hacia atrs.

    En el ejemplo del mago, los utensilios colocados sobre la mesa

    tienden a mantenerse en reposo porque poseen masa por eso es que

    conservan su posicin y aparentemente no se mueven de su sitio.

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    5) Defina como relacin de masas de los dos cuerpos al recproco

    de sus aceleraciones producidas sobre estos cuerpos por la

    misma fuerza. De una interpretacin Cul de los mviles tiene

    mayor inercia y cul es su valor?

    La oposicin que presentan los cuerpos a cambiar su estado de reposo

    o de movimiento se llama inercia. La inercia se mide por la cantidad de

    materia omasa que tiene un cuerpo; es decir, a mayor masa, mayor

    inercia. Por ejem.: es ms fcil levantar un cuaderno que un mueble.

    7) Analice los errores porcentuales y las causas correspondientes.

    Enuncie sus conclusiones. Con los datos obtenidos experimentalmente se

    cumplen las leyes de la dinmica?

    De los errores cometidos durante el desarrollo de esta experiencia, se les puede

    atribuir a los diversos factores presentes como lo son por ejemplo la friccin en

    las ruedas del mvil, la friccin en la polea, el rozamiento con el aire, errores

    cometidos al momento de tomar los tiempos, etc.

    El error porcentual resulta.

    Las causas son la inexactitud de los objetos de medicin el cual nos

    posibilita el error as tambin como el medio ambiente que no es igual.

    Tambin influye el error que comete el experimentador al tomar sus datos.

    Si se cumple las leyes de la dinmica claro que resulta una ligera

    diferencia o aproximaciones.

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    8) Exprese literalmente, en grfico y en smbolo las definiciones

    de newton, dina y kilogramo-fuerza. Adems de las equivalencias entre

    ellos.

    Sugerencia para las definiciones de las unidades de la fuerza:

    mF a

    Solucion:

    Newton: Unidad fsica de fuerza que expresa la fuerza con la masa

    expresada e Kg y la aceleracin en m/s2.

    F = m.a

    N = Kg. m/s2

    Dina: Unidad Fsica de fuerza que expresa a la fuerza con la masa

    expresada en g y la aceleracin en cm/s.

    As tenemos: F = m . a

    Dina = g. cm/s2

    Equivalencias:

    1N = 10

    5

    dinas1N = 0.102 Kg - f

    1Kg-f = 9.8 N

    1g - f = 981 dinas

    F m a

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    VI. CONCLUSIONES

    Este trabajo nos permiti sacar varias conclusiones:

    En primer lugar, experimentalmente comprobamos la validez de las leyes

    de Newton.

    Respecto a los resultados hemos podido notar que los mrgenes de error

    en que un experimentador puede incurrir (si es que no se realizan

    adecuadamente las medidas experimentales). Por lo tanto esta prctica

    nos ha permitido afianzar nuestros conocimientos acerca de la Teora de

    la Medicin

    Tambin que los cuerpos siempre tienden a conservar su estado de

    movimiento, ya sea estacionario o en movimiento, y que a este fenmeno

    se le denomina inercia

    Cuando las fuerzas estn actuando sobre un cuerpo ejerce una

    aceleracin que se encuentra en relacin inversa con la masa.