INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL GUSTAVO JIMÉNEZ SOGAMOSO – BOYACA APROBADO POR RESOLUCIÓN No. 0377 de 24/08/2014 CODIGO DANE 215759000907 NIT 891.855.310-0 Docente: Lic. Delmer Mesa Sanchez Estudiante: ________________________________________________________________ Ásignatura: Fisica Grado: 10º_______________ Tema: DINAMICA DE FUERZAS Fecha: _________________ PRACTICA DE LABORATORIO :LA SEGUNDA LEY DE NEWTON O PRINCIPIO DEL MOVIMIENTO. OBJETIVOS: 1. Determinar experimentalmente cómo cambia la aceleración de un cuerpo cuando este es halado por fuerzas de diferentes magnitudes. 2. Construir una gráfica de la aceleración del objeto en función de la fuerza actuando en el objeto. 3. Construir una gráfica de la aceleración del objeto en función de la masa o inercia del objeto. 4. Determinar experimentalmente la relación matemática entre fuerza, masa y aceleración. 5. Definir operacionalmente el concepto: fuerza LOGRO: Aplicar el concepto de fuerza,masa y aceleración en la segunda ley de Newton MATERIALES: Software de simulación, hoja de cálculo de Excel PROCEDIMIENTO Abrir el simulador en el link Experimento de la Segunda Ley de Newton (walter-fendt.de) CASO UNO: Masa Fija La Segunda Ley de Newton nos dice que la fuerza neta aplicada a un objeto es directamente proporcional a la aceleración que sufre ese objeto. Esa aceleración apunta en la misma dirección que apunta la fuerza neta. Además, la constante de proporcionalidad es la masa del objeto. En esta parte exploraremos la valides de esta última oración. Aceleraremos un objeto de masa M con INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL GUSTAVO JIMÉNEZ SOGAMOSO – BOYACA APROBADO POR RESOLUCIÓN No. 0377 de 24/08/2014 CODIGO DANE 215759000907 NIT 891.855.310-0 una fuerza conocida. Esta fuerza será la tensión que ocurre en un hilo cuando colgamos una masa m de uno de sus extremos (ver figura 1). Esa masa estará dada por las masas que le añadamos al gancho. Nuestro montaje experimental consta de dos cuerpos en movimiento (figura 1). Si aplicamos la Segunda Ley a cada uno de estos, obtenemos dos ecuaciones. Podemos solucionar simultáneamente estas dos ecuaciones para la tensión, dando Completa los datos de las tablas, representa los valores de cada una de ellas en gráficas y presenta tu informe contestando las preguntas de acuerdo a los resultados obtenidos. PROCEDIMIENTOS INICIALES 1) Montaje del Equipo: Con el programa simulador abierto saldrá una ventana con una gráfica de posición en función del tiempo. 2) Ponga el sensor de movimiento a 0.5 m de distancia para tomar la medida del tiempo. 3) Identifique el carro de 100 g en el simulador e identifique el hilo que está atado al porta pesas en uno de sus extremos y en el cual se pueden ubicar masas con diferentes valores. 4) Desprecie la masa del gancho porta pesas y ubique allí las diferentes masas (mg) y anótelas en las tablas respectivas. PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES 1. Ubique el sensor de tiempo a 0,5 m de la posición inicial del carrito de masa M. 2. Para tomar datos, seleccione comenzar en el panel de control y observe como se desplaza el carrito, registre el tiempo obtenido para el movimiento y los valores de la distancia y aceleración. 3. Calcule la aceleración con las fórmulas dadas y registre los valores. 4. Añada 10 gramos al gancho de masas y repita el procedimiento. 5. Repita tres veces más, cada vez añadiendo 10 gramos. 6.Repita el procedimiento, pero ahora generando un coeficiente de rozamiento desde 0,1 hasta 0,5. INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL GUSTAVO JIMÉNEZ SOGAMOSO – BOYACA APROBADO POR RESOLUCIÓN No. 0377 de 24/08/2014 CODIGO DANE 215759000907 NIT 891.855.310-0 Análisis: 1. Para cada iteración de la actividad, calcule la tensión en el hilo. Esta tensión es la fuerza que acelera el carrito. 2. Compare los resultados obtenidos en cada ítem para la tensión y la aceleración y describa lo observado. 3. Compare los resultados obtenidos con y sin coeficiente de fricción para la aceleración y determine una observación acerca del papel que juega la fricción en el movimiento del carrito. 4. Grafique en papel milimétrico los valores de la tensión en el eje Y, y la aceleración en el eje X. ¿Qué tipo de gráfica esperaría obtuviste? ¿Describe con tus propias palabras lo que significa la gráfica? 5. Grafique en papel milimétrico los valores de la tensión en el eje y la aceleración con fricción en el eje x ¿Qué tipo de gráfica esperaría obtuviste? ¿Describe con tus propias palabras lo que significa la gráfica?, y las diferencias con la gráfica de fuerza contra aceleración sin fricción del paso anterior 6. Grafique en papel milimétrico los valores de la aceleración en el eje y la masa en el eje x ¿Qué tipo de gráfica esperaría obtuviste? ¿Describe con tus propias palabras lo que significa la gráfica? 7. Obtenga los pantallazos de las gráficas generadas por la simulación y compárelas con las realizadas en papel milimétrico. 8. A partir de los resultados obtenidos en las gráficas y lo realizado en las diferentes actividades de la practica obtenga cinco observaciones y cinco conclusiones. CASOS 1 GRAMO 10 GRAMO S 20 GRAMO S 30 GRAMO S 40 GRAMO S 50 GRAMO S Con friccion Tiemp o (seg) 0.087 m/s² µ=0,001 0.001 Kg 0.00099 Kg 0.0097 N 0.0097 m/s² 0.01 Kg 0.0090 Kg 0.008028 N 0.892 m/s² 3.209 seg 1.059 seg 0.02 Kg 0.016 Kg 0.02616 N 1.635 m/s² 0.782 seg 0.03 Kg 0.023 Kg 0.04 Kg 0.028 Kg 0.05 kg 0.033 Kg PROBLEMAS DE APLICACIÓN 1. Un péndulo de 20 cms de largo tiene un periodo de 0.4 segundos; si la longitud del péndulo se aumenta en 160 cms ¿Cuál será el periodo del péndulo alargado? 2. Un péndulo de 50 cms de longitud tiene un periodo de 0.6 segundos. ¿En cuantos centímetros se debe variar la longitud para que el nuevo periodo sea de 0.3 segundos? 3. Un péndulo que en el Polo Norte presenta un periodo de 1.0 segundo, al traerlo a Luruaco, ¿el periodo aumentara o disminuirá? INSTITUCIÓN EDUCATIVA TÉCNICO INDUSTRIAL GUSTAVO JIMÉNEZ SOGAMOSO – BOYACA APROBADO POR RESOLUCIÓN No. 0377 de 24/08/2014 CODIGO DANE 215759000907 NIT 891.855.310-0 4. Al traer un reloj de péndulo del Polo al Ecuador, se adelanta o se atrasa. Da razones. 5. Calcular el periodo de oscilación de un péndulo de 90 cms de longitud, en un lugar en el que la gravedad tiene un valor de 980 m/s². 6. Determinar en forma experimental el periodo de un péndulo cuya longitud sera de 120 cms; con base en el dato hallado, calcule el valor de la gravedad en ese lugar 7. El periodo de oscilación de un péndulo es de 3 segundos. ¿Cuál será su nuevo periodo? Si: a. Su longitud se duplica b. Su longitud se reduce en ¾ partes. 8. Un péndulo de 12.5 cms de longitud tiene un periodo de 0.3 segundos. ¿Se debe acortar o alargar y cuanto para que su nuevo periodo sea de 0.6 segundos?
