UNIVERSIDAD NACIONAL SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO TEMA: LEYES DE NEWTON CURSO: FISICA I - PRACTICA DOCENTE: BRAULIO DUEÑAS MEZA ALUMNO: EDY SAUL CONDORHUANCA RIMACHI SEMESTRE: 2021-2 CUSCO- PERU Laboratorio Nº 4 LEYES DE NEWTON A. CAPACIDAD desbalanceadas (no equilibradas). fuerza sobre él. cero. B. RESUMEN TEORICO El estudiante debe entender que las leyes del movimiento de Newton describen la relación entre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y el movimiento de este cuerpo debido a dichas fuerzas. Estas constituyen los principios fundamentales usados para analizar el movimiento de los cuerpos y son la base de la mecánica clásica. Explore las fuerzas en el trabajo cuando empuje contra un carro y empuje un refrigerador, una caja o una persona. Cree una fuerza aplicada y vea cómo hace que los objetos se muevan. Cambia la fricción y observa cómo afecta el movimiento de los objetos Primera ley de Newton La primera ley de Newton establece que, si la resultante de las fuerzas ejercidas sobre un cuerpo es nula, el cuerpo permanecerá en reposo si estaba en reposo inicialmente, o se mantendrá en movimiento rectilíneo uniforme si estaba inicialmente en movimiento. Segunda ley de Newton La segunda ley de Newton es el principio fundamental de la mecánica y establece que la intensidad de la resultante de las fuerzas ejercidas en un cuerpo es directamente proporcional al producto de la aceleración que adquiere por la masa del cuerpo: ⃗ ⃗ Donde F es el resultante de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo; m, la masa del cuerpo; a, la aceleración del cuerpo Tercera ley de Newton La tercera ley de Newton es llamada ley de acción y reacción, en la cual a toda fuerza de acción le corresponde una fuerza de reacción. De esta manera, las fuerzas de acción y reacción, que actúan en pares, no se equilibran, una vez que están aplicadas en cuerpos diferentes. Recordando que esas fuerzas presentan la misma magnitud y dirección, pero en sentido opuesto C. EQUIPO Y DIAGRAMA DE INSTALACION Para realizar estas cuestiones, de carácter experimental, debes entrar en la siguiente página: Fuerzas y Movimiento: Fundamentos https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-andmotion-basics_es.html También debes disponer de tu cuaderno de clase para tomar notas. Es recomendable recoger los resultados en forma de Tablas para entregarlos. Es necesario que ANTES de realizar las actividades eches un vistazo al videotutorial de Loom para manejar el simulador. Enlace a Videotutorial: https://www.loom.com/share/cd2385e4824946ad927ac4a92309ef36 D. PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS 1. Entramos en la simulación y vemos 4 pestañas en la parte inferior. Entramos en la primera: Fuerza neta y vamos investigando cómo funcionan los controles, tal y como está explicado en el tutorial. 2. Tarea 1: Soga-tira Vamos a enfrentar a los equipos azul y rojo, de forma que haya una fuerza neta que produzca un desequilibrio en favor de un equipo. ¿Se produce un movimiento uniforme o uniformemente acelerado? Se produce un movimiento uniformente acelerado Si una vez que se ha producido el desequilibrio en la soga-tira, intentamos equilibrarlo colocando nuevas personas, de forma que se igualen las fuerzas de los equipos, el conjunto se sigue desplazando a velocidad constante… ¿Por qué? Por el impulso Haz una captura de pantalla de esta última situación. 3. Tarea 2: Estudio del movimiento sin rozamiento Nos colocamos en la pestaña segunda “movimiento”. Vamos a investigar, qué hace cada comando, teniendo en cuenta el tutorial de Loom. Recuerda, investiga un poco y “juega” con los controles antes de responder a las preguntas. Usando el cursor, aplicamos una fuerza durante un tiempo determinado a una masa y después la quitamos… ¿Qué ocurre? ¿Por qué pasa esto o que ley lo justifica? El objeto se sigue movindo cumpliendo la primera ley de newton el cual establece el movimiento perpetuo si no ho hay fuerzas que actúen contra ella. 1. Tarea 3 : Estudio del movimiento sin rozamiento. Seguimos en la pantalla del apartado anterior. Debemos calcular la aceleración en tres casos diferentes, con masas diferentes, para lo cual debemos usar la segunda ley de Newton: ΣF = ma. Explica cómo lo has hecho y recoge los resultados en forma de tabla, indicando masa, velocidad final, fuerza aplicada y aceleración para cada uno de los tres casos. Haz una captura de pantalla solamente de uno de los casos. Masa(Kg) Velocidad final (m/s) Fuerza Aplicada (N) Aceleración (m/s2) 100 40 500 5 40 40 500 12.5 80 40 500 6.25 2. Tarea 4: Comprobación Impulso Mecánico. Seguimos en la pantalla del apartado anterior de “movimiento”: Ahora, vamos a hacer una comprobación: Como sabes, el impulso mecánico I, es la fuerza resultante que actúa en un intervalo determinado de Tiempo. I = F Δ𝑡 asimismo, I = Δ𝑝.=(mΔV) Debes calcular el impulso mecánico en N.s de estas dos formas por separado y comprobar que es igual. Para ello, tienes que medir la velocidad final con una determinada masa y calcular el tiempo empleado en proporcionarle esta velocidad. El cálculo del tiempo se hace de forma indirecta, usando las ecuaciones de cinemática. Indica cómo has hecho esta comprobación. Medi en un cronometro el tiempo que empuje a la persona con una fuerza de 500 N y resulto 6,28 I = F Δ𝑡 = 500 x 6.28 =3140 En el otro caso simplemente reste la velocidad final (que es 40) menos la velocidad inicial (que es cero) I = Δ𝑝 = (mΔV) = 80 x 40 = 3200 Se puede decir que hubo un error de 2.9% en la medición del tiempo 3. Tarea 5: Calculo masa desconocida pantalla “movimiento” Calcula la masa desconocida que aparece con el signo interrogante en la pantalla anterior y explica cómo lo has hecho. Puedes medir el tiempo. Medi el tiempo en llego a su máxima rapidez y con ella dividi la rapidez resultando 10.39 m/s2 siendo esta su aceleración por lo tanto 4. Nos vamos a la siguiente pantalla, que habla sobre Fricción. Como siempre, antes de hacer cualquier tarea, debes investigar y hurgar un poco sobre los controles, para ver que pasa… Fíjate que hay un cursor para variar la fricción con el suelo… : Coeficientes de rozamiento. Debes calcular los coeficientes de rozamiento estático y dinámico en 3 Tarea 6posiciones diferentes del cursor que indica si hay mucha o poca fricción. Puedes usar, por ejemplo, la posición intermedia y otras dos que no lleguen al final de la escala. Debes indicar cómo lo has hecho solamente en uno de los casos. En el resto, recoge los resultados en forma de tabla, representando: Posición del cursor Fuerza de rozamiento para empezar movimiento (N) Fuerza de rozamiento en movimiento Coeficiente de rozamiento estático.(ɥe) Coeficiente de rozamiento dinámico(ɥd) 1 148 110 0.38 0.28 2 102 75 0.26 0.19 3 43 32 0.11 0.08 5. Tarea 7: Continuando en la pantalla anterior de “Fricción” Calcula la masa desconocida que aparece en esta misma pantalla y explica cómo lo has hecho. El coeficiente de friccion dinamico de una superficie es el mismo sin importar el objeto que se deslice sobre el. Ya que el coeficiente es igual a Lo igualamos a otro coeficiente con masa conocida como por ejemplo de bote de metal por lo tanto la ecuación quedaría El cual da como resultado que la masa desconocida es igual 49.81 kg 6. Debes entrar ahora en la última pantalla, que es la que corresponde a “aceleración”. Como siempre, antes de responder a la tarea, debes investigar y hurgar un poco entre los controles, para ver que ocurre. Fíjate sobre todo en el vaso con agua, como se inclina cuando hay aceleración hacia un lado o hacia otro. Tarea 8: Busca los errores que hay en la imagen. Fíjate en la siguiente captura de pantalla de la simulación, que corresponde a la cuarta pantalla “aceleración”. En ella aparece una especie de vaso con agua, de 100 Kg de masa. Que está sometido a dos fuerzas iguales, la que hace la persona y la de fricción. Sin embargo, esta imagen está “trucada” Busca los errores que hay en la imagen y explícalos adecuadamente. Si las fuerzas son iguales no debería haber movimiento y por lo tanto no habría rapidez ni aceleración. Ademas el punto mas alto de la inclinación se debería dar para el lado donde se aplica la fuerza y no al contrario G. CONCLUSIONES ¿A qué conclusiones se puede llegar después de realizado el análisis de datos? Si aplicamos una fuerza a un objeto este experimentara una aceleración y una rapidez que será constante si no hubiera fricción que la disminuya. Si hay fricción esta puede ser de dos tipos; estática (que se manifiesta al comenzar a mover el objeto) y dinámica (que se manifiesta al estar en movimiento) siendo esta última menor. H. RECOMENDACIONES Indique las recomendaciones que considere conveniente I. CUESTIONARIO 1. ¿Qué factores determinan qué equipo de tiradores ganará en un juego de tira y afloja? Cuando el carro se mueve, ¿las fuerzas son equilibradas o desequilibradas? La Fuerza y la constancia al realizarla 2. En un entorno sin fricción, use el control deslizante de fuerza aplicada para empujar un objeto. Predice cuál será la fuerza neta sobre el objeto una vez que el empujador se suelte. ¿Qué sucede con la fuerza neta y la rapidez cuando el empujador se suelta? ¿Qué pasa con la rapidez si añades otro objeto? Ya que no hay aceleración la fuerza neta será cero y tendrá una rapidez constante el objeto. Cuando se añade otro objeto la rapidez disminuye hasta lograr otra rapidez constante 3. Una vez que un objeto está en movimiento, ¿qué puede hacer para hacerlo más lento o detenerlo? Para hacerlo más lento se añade otro objeto o se aplica una fuerza inferior a la que se utilizó antes de dejar moverse al objeto contraria al sentido del objeto. Para detenerlo se aumenta la fricción de la superficie o se aplica una fuerza superior a la que se utilizó antes de dejar moverse al objeto 4. ¿Cómo se comparan la fuerza de fricción y la fuerza aplicada antes y después de que el objeto esté en movimiento? ¿Son estas fuerzas equilibradas o desequilibradas? Predice la fuerza neta. La fuerza de friccion es menor que la fuerza aplicada al objeto por lo yanto no son equilibradas. La fuerza neta será fuerza inicial menos la fuerza de friccion 5. Determina la masa del objeto misterioso. La masa es 49.81 kg 6. Investiga la relación entre la aceleración, la fuerza neta y la masa La sumatoria de la fuerzas es igual a masa por aceleración ∑
