SEGUNDA LEY DE NEWTONAlex Páez, Jairo Martínez Manosalva.

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Ingeniería Electrónica

Sogamoso (boy)

Alex.paez01@uptc.edu.co

Jairo.martinez01@uptc.edu.co

Física II

I. INTRODUCCIÓN

La segunda ley de newton es una ley fundamental de la naturaleza, la relación básica entre fuerza y movimiento. Se refiere a fuerzas externas, es decir, fuerzas ejercidas sobre el cuerpo por otros cuerpos de su entorno. Un cuerpo no puede afectar su propio movimiento ejerciendo una fuerza sobre sí mismo.Si una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo, éste se acelera. La dirección de aceleración es la misma que la dirección de la fuerza neta. El vector de fuerza neta es igual a la masa del cuerpo multiplicada por su aceleración.

II. OBJETIVOS

Entender la relación entre masa y peso de un cuerpo. Relacionar la fuerza sobre un cuerpo y la aceleración

que le produce. Analizar problemas de dinámica donde la fuerza neta no

es cero Comprender que solo las fuerzas externas afectan la

aceleración de un cuerpo.

III. MARCO TEORICO

En Cinemática hemos estudiado el movimiento de la partícula sin tener en cuenta su «masa y la fuerza que sobre ella actúa, de cuyo análisis, relación entre ellas y las magnitudes cinemáticas, se ocupa la DINÁMICA. Desarrollaremos la Dinámica en tres partes referidas a una partícula, a un sistema de partículas y al sólido rígido. Se basa la Dinámica de la partícula entres leyes fundamentales enunciadas por Newton, apoyándose en la observación, experimentación, y teorías de científicos anteriores a él, siendo Galileo, Keppler y Descartes los más relevantes. Newton utilizó el cálculo diferencial en la descripción de la Mecánica, del que junto con su coetáneo Gottfrien W. Leibniz (1646-1716), fueron descubridores, y que causó una auténtica revolución metodológica. Las llamaremos LEYES FUNDAMENTALES DEL MOVIMIENTO: 1ª ley de inercia. 2ª ley de acción de fuerzas. 3ª ley de acción y reacción. Estas leyesson estrictamente válidas para SISTEMAS DE REFERENCIA INERCIALES el problema fundamental de la Dinámica es el mismo que hemos planteado en la cinemática ampliado al conocimiento de la fuerza que actúa sobre la partícula y su masa Tendremos resuelto este problema si nos proporcionan dos variables independientes

como pueden ser su masa y su vector de posición en cualquier instante; diremos que nos definen su ESTADO DINÁMICO, con ellas tendremos la información suficiente para determinar su movimiento y la causa que lo ha producido, puesto que a partir del vector de posición tendremos su velocidad y su aceleración y, como se verá en la segunda ley de Newton, podremos calcular la fuerza que lo produce. La posición de la partícula r =r (t) como dato, puede ser sustituida por v = v (t) o a = a (t) con las correspondientes condiciones de contorno, ya que están interrelacionadas entre ellas, y podemos dar la fuerza en vez de la masa por su relación antes dicha.Las tres leyes de Newton que también son llamadas principios, dos de ellas no lo son, la primera y tercera pueden ser deducidas de un principio más fundamental y universal de la Física que es el principio de conservación del momento lineal, la segunda ley de Newton es una definición y por tanto sí será un principio. No obstante en su estudio en este tema, las vamos a enumerar como empíricas tal y como procedió Newton.Utilizamos en estas leyes el concepto abstracto de PARTÍCULA (o PUNTO MATERIAL), al referirnos a un cuerpo le excluye de su geometría y de su posible movimiento de rotación en torno a un eje que pase por ella. Un ejemplo que utilizamos en muchos problemas, y que puede ayudarnos a comprender, por su sencillez y empleo en la Física más elemental, es la consideración de un cuerpo como una partícula con su misma masa localizada en su centro de gravedad (CG), sobre la que actúa el peso y otras fuerzas exteriores a él que situamos también en tal punto.

Segunda ley de Newton

Para que una partícula varíe su velocidad es necesario que otra u otras actúen sobre ella; la forma más general de describir ésta interacción es diciendo que: La fuerza que hace que dos partículas interaccionan entre sí y modifiquen su estado natural (reposo o movimiento rectilíneo y uniforme) se describe por el intercambio entre ellas de momento lineal.

IV. MATERIALES

01 riel de 120 cm01 cronometro digital multifunción con fuente de CC de 12V02 sensores fotoeléctricos con soporte de fijación (S1 y S2)01 electroimán con bornes y varilla01 fijador de electroimán con perilla de ajuste01 interruptor de encendido01 tope de carrera con roldana ranurada01 porta pesas de 9g01 pesa de 10g con agujero central de 2,5 mm de diámetro02 pesas de 20g con agujero central de 2,5 mm de diámetro01 cable de conexión combinado01 unidad de flujo de aire01 cable de alimentación tripolar01 manguera aspiradora de 1,5 pulgadas01 clavija para carrito con fijador para electroimán01 carrito para riel de color negro01 carrito para riel de color negro01 clavija para carrito para interrupción de sensor03 tuercas mariposa07 arandelas lisas04 perillas de ajuste con tornillo de latón e 13 mm01 clavija para carrito con gancho.

V. MONTAJE

1. Monte el equipo igual que en el experimento de MRUV en el cronometro elija la función f2

2. Agregue en las clavijas de carrito 2 pesas de 20 g y 2 de 10 g para un total de 0,060 kg

3. Suspenda el porta pesas 9g y una pesa de 20 g, lo que le dará una fuerza aceleradora. Ms = 0,029 kg

4. Mida la masa del carrito. Mc = 0,198 kg5. La gravedad en el lugar es de 9,72 m/s²

6. Conecte el interruptor de encendido al cronometro 7. Conecte el electroimán y fije el carrito al electroimán y

ajuste la tención para que no quede muy fijo

8. Posicione el sensor s2 hasta obtener un Δx = 0,300 m9. Trasfiera una pesa de 10 g del carrito al porta pesas

repita el procedimiento hasta completar la tabla.

VI. ANALISIS DE RESULTADOS

1. Tabla de resultados N° M (kg) FR (N) ∆X(m) t

₁

(s) t

₂

(s) t3(s) tm(s) a(m/s²) F/a (kg)

1 0,029 0,282 0,300 0,795 0,79 0,792 0,794 9,72 0,0292 0,039 0,379 0,300 0,693 0,69 0,694 0,693 9,72 0,0393 0,049 0,476 0,300 0,619 0,62 0,619 0,619 9,72 0,0494 0,059 0,573 0,300 0,569 0,57 0,569 0,568 9,72 0,0595 0,069 0,671 0,300 0,526 0,52 0,526 0,525 9,72 0,0696 0,079 0,768 0,300 0,490 0,49 0,490 0,489 9,72 0,0797 0,089 0,865 0,300 0,465 0,46 0,461 0,462 9,72 0,089

2. Considerando un error del 5%, ¿es posible afirmar que la segunda columna (masa del sistema) es igual a la última columna (F/a)?.

Rta:

Los datos son iguales ya que la masa es constante y no cambia en nada durante el experimento.

3. Grafico Fuerza resultante en función de la aceleración.