Laboratorio: Leyes de Newton

Laboratorio de Física [pic 1]

DMFA (2022-1)

Facultad de Ingeniería

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LABORATORIO: LEYES DE NEWTON

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Resultados de aprendizaje:

1. Identifica y muestra las fuerzas que actúan sobre cada cuerpo en un sistema de cuerpos ligados a través de la construcción de diagramas de cuerpo libre (DCL)
2. Relaciona las fuerzas sobre cada cuerpo del sistema usando la(s) Ley(es) de Newton correspondiente(s) según el tipo de movimiento de éste.
3. A partir del análisis dinámico del sistema, plantea una hipótesis respecto de la relación entre la aceleración del sistema y un factor variable, para compararla con los resultados de la experiencia

(*) Para determinar la dinámica de un cuerpo, que interactúa con un conjunto de cuerpos, se construye un diagrama en el que se aísla el cuerpo en estudio, y a los demás cuerpos se les representa mediante las fuerzas que sobre él ejercen, este es el diagrama de cuerpo libre

Materiales por grupo

• Carro con dos barritas (para medir velocidad)[pic 5]
• Riel graduado
• Regla
• Una polea ideal (liviana y de roce despreciable)
• 2 fotocompuertas
• Cables de conexión
• Intelligent-timer
• Una cuerda delgada-liviana y resistente
• Pesa con gancho-soporte entre 50g y 100g
• Set de pesas con 10 rodelas o golillas de 100g y/o 200g
• Cinta adhesiva o pegote
• Balanza digital
• computador con conexión a wifi.

Marco Teórico

Las Leyes de Newton nos permiten estudiar el movimiento de los cuerpos a partir de las fuerzas que actúan sobre ellos, en nuestros cursos modelaremos los cuerpos como partículas, por lo que nos referiremos a la dinámica de la partícula.

La Primera Ley de Newton, conocida también como Ley de Inercia: Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme, respecto de ciertos sistemas llamados inerciales a no ser que sobre él actúe una fuerza total distinta de cero.

La Segunda Ley de Newton, conocida también como Ley de Fuerzas: La fuerza total que actúa sobre una partícula es igual al producto de su masa por el vector aceleración de ella respecto a un sistema inercial de referencia.

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La Tercera Ley de Newton, conocida también como Ley de Acción y Reacción: Si un cuerpo A ejerce una fuerza (una acción) sobre un cuerpo B, entonces B ejerce una fuerza sobre A (reacción). Estas fuerzas tienen la misma magnitud, pero dirección opuesta, y actúan sobre cuerpos diferentes.

Actividades Grupales

Actividad 1

1. Análisis dinámico del sistema de cuerpos a utilizar en la experiencia. Se deberá obtener el sistema de ecuaciones a utilizar:

En la figura 1 se han dibujado las fuerzas que actúan sobre los cuerpos de interés, el carro, que llamaremos cuerpo 1 y el cuerpo que cuelga, que llamaremos cuerpo 2.[pic 7][pic 8]

Las fuerzas que se han dibujado corresponden a:

• Normal   : fuerza ejercida por la mesa y perpendicular a su superficie[pic 9]
• Peso de los cuerpos : fuerza ejercida por la Tierra sobre cuerpo apunta verticalmente hacia abajo (radialmente).[pic 10]
• Tensión  : fuerza ejercida por la cuerda sobre cuerpo 1. Cabe destacar que si consideramos la masa de la cuerda, la masa de la polea, despreciables (ideales), así como también despreciamos la fricción entre las superficies en contacto, la magnitud de la Tensión que actúa sobre el cuerpo 1 y es igual a la que actúa sobre el cuerpo 2.[pic 11]

Aplicando la Segunda Ley de Newton sobre el cuerpo 1

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Aplicando la Segunda Ley de Newton sobre el cuerpo 2

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A partir de estas ecuaciones se pueden obtener relaciones entre las variables del problema. También se puede definir la masa del sistema  , la que varía, dado que la masa 1 variará, mientras la masa 2 se mantiene constante.[pic 17]

1. Obtenga la relación algebraica teórica de la aceleración del sistema, que denotaremos por  . Regístrela: [pic 18]

1. Identifique cuál de estos parámetros es posible variar sin modificar a los demás y redacte su hipótesis respecto de cómo espera sea su influencia en la aceleración del sistema, argumentando en base a los antecedentes anteriores.

Actividad 2

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