Comprobación Experimental sobre la Segunda Ley de Newton: ¿Fuerza neta igual a masa por aceleración?

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Comprobación Experimental sobre la Segunda Ley de Newton: ¿Fuerza neta igual a masa por aceleración?

Kevin Gutierrez Perez, Diego Rodríguez Navarrete, Ronald Hernandez Pino

Ingeniería Civil Industrial Mencion Mecanica e Informática

Departamento de Ciencias Físicas Facultad de Ingeniería y Ciencias

Profesor Manuel Aqueveque Figueroa

Universidad de La Frontera

Temuco - Chile

15 de Junio del 2021

RESUMEN

En este Laboratorio se analizó mediante los principios básicos de la Dinámica, la factibilidad de las mediciones de la fuerza neta y aceleración efectuadas sobre un objeto que se desliza a lo largo de un plano inclinado. Los experimentos fueron realizados con los distintos instrumentos que han sido otorgados en el laboratorio. La práctica fue llevada a cabo con el objetivo de demostrar la veracidad de la ecuación establecida por Newton, la cual describe la aceleración como una función de la fuerza, en la que una masa se mantiene fija en el deslizador, así como también la realización de numerosas mediciones de velocidad vs. tiempo respecto a un objeto que se desliza en pos de una pendiente variable, para así poder observar, mediante gráficos la exactitud de la 2da ley de Newton. Finalmente, luego de comparar los datos obtenidos de la práctica con la teoría, se pudo comprobar la autenticidad de la ley pero sin embargo se produjo un margen error en la precisión del instrumento.

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MARCO TEÓRICO

Las Leyes de Newton, también conocidas como Leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican la mayor parte de los problemas planteados por la dinámica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos. En simples palabras lo mas resumido posible estas son las tres leyes fundamentales;

Primera ley de Newton: Un cuerpo permanecerá en movimiento a la misma velocidad y dirección eternamente hasta que una fuerza externa lo haga cambiar de dirección, velocidad o estado (quedarse quieto). Lo mismo con un cuerpo en reposo (no se mueve) hasta que una fuerza lo haga cambiar de ese estado.

Segunda ley de Newton: Fuerza = Masa multiplicada por aceleración. O sea, entre más aceleración se le aplique a un objeto, mayor será su fuerza. Si quieres que un objeto se mueva más rápido, entonces muévelo con más fuerza.

Tercera Ley de Newton: A cada acción corresponde una reacción de la misma magnitud pero en sentido contrario. Entre más fuerte golpees a alguien, más te dolerá a ti... si le pegas a la pared con mucha fuerza, te dolerá más la mano.

Aceleración: La aceleración es el nombre que le damos a cualquier proceso en donde la velocidad cambia. Como la velocidad es una rapidez y una dirección, solo hay dos maneras para que aceleres: cambia tu rapidez o cambia tu dirección

Un ejemplo de aceleración es cuando dejas caer una piedra, al comienzo está inmóvil y luego acelera a medida que cae. Siempre es necesaria una fuerza que produzca la aceleración, que en este caso es la fuerza de gravedad. La aceleración es aminorada por la fricción, que es este caso es la resistencia del aire.

Fuerza: Es una magnitud vectorial, según una definición clásica, fuerza es cualquier acción o influencia capaz de modificar el estado de movimiento o de reposo de un cuerpo, es decir, de imprimirle una aceleración modificando la velocidad, la dirección o el sentido de su movimiento

Fuerza neta: Es la fuerza resultante de la suma vectorial o sumatoria de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo y recibe el nombre de fuerza neta o total.

Masa: La masa, en física, es una medida de la cantidad de materia que posee un cuerpo. Es una propiedad intrínseca de los cuerpos que determina la medida de la masa inercial y de la masa gravitacional. La unidad utilizada para medir la masa en el Sistema Internacional de Unidades es el kilogramo (kg).

Velocidad: La velocidad es la magnitud física de carácter vectorial que relaciona el cambio de posición con el tiempo. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el metro por segundo.

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DESARROLLO EXPERIMENTAL Y ANÁLISIS

1- Materiales:

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Imagen 1. Riel dinámico, utilizado para experimentos de dinámica

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Imagen 2. Carro, utilizado para estudio de la dinámica

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Imagen 3. Balanza digital, instrumento de pesaje de funcionamiento no automático que utiliza

la acción de la gravedad para determinación de la masa.

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Imagen 4. Sensor de fuerza piezoeléctrico, sirve para la medición de fuerza a lo largo de un único eje. Describe una fuerza de compresión o de tracción Fz o bien una fuerza propulsora con respecto a una fuerza transversal Fx,y.

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Imagen 5. Sensor ultrasónico de posición, mide la distancia mediante el uso de ondas ultrasónicas. El cabezal emite una onda ultrasónica y recibe la onda reflejada que retorna desde el objeto. Los sensores ultrasónicos miden la distancia al objeto contando el tiempo entre la emisión y la recepción.

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Imagen 6. Interfaz Pasco 750, permite utilizar el computador personal como un sistema de adquisición de datos capturados en el experimento.

2- Experimento:

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