Laboratorio de física – fuerza y movimiento

1 Estudiante del proyecto curricular de matemáticas, 20201167103, mcjimenez@correo.udistrital.edu.co

LABORATORIO DE FÍSICA – FUERZA Y MOVIMIENTO[pic 1]

Maria Camila Jiménez Tovar 1 

Universidad Distrital Francisco José de Caldas (Bogotá - Colombia)

RESUMEN

La siguiente práctica de laboratorio presenta, un breve recorrido de las leyes de Newton o de movimiento, mediante diferentes situaciones modeladas en un simulador de fuerza y movimiento, que permita fortalecer conceptos a través de casos que le lleven a comprender mejor su entorno con diferentes escenarios hipotéticos.

Palabras clave: Fuerza, movimiento, Newton, dinámica.

1. INTRODUCCIÓN

Considere que todo este sería el siguiente paso de lo que se conoce como movimiento, ya que mediante esta práctica de laboratorio se reconocerá lo que sería la dinámica, que corresponden al movimiento y las célebres fuerzas que las causan, en los cuerpos y qué resulta de ello, donde su principio son las leyes de movimiento y se resalta la fuerza y masa.

También, cabe resaltar que estas ideas son claramente evidentes en el común vivir de los seres humanos, con sus múltiples actividades, como el estar dentro de un automóvil o en un servicio público, en el que este frena y la persona se inclina hacia adelante o cuando acelera y la persona se "empuja" contra la silla, e incluso son presenciales en los seres vivos en sus desplazamientos o acciones que se puedan presentar.

Con esto, es comprensible la importancia de estas leyes, al modelar  los movimientos en general, que toman el nombre de Leyes de Newton.

Seguido de esto, se puede proceder al concepto de fuerza que  [1]  Sears & Zemansky (2004) define como "interacción entre dos cuerpos o entre un cuerpo y su entorno", así como si se quisiera empujar una caja o la fuerza de atracción gravitacional que la tierra ejerce sobre un cuerpo. Esta se denota con la letra , sus unidades son en Newton (N) “Un newton es la cantidad de fuerza neta que proporciona una aceleración de un metro por segundo al cuadrado a un cuerpo con masa de un kilogramo” (Sears & Zemansky, 2004) y esta es vectorial.[pic 2]

Así, da paso a cómo afectan las fuerzas en el movimiento, con esto, se enuncia la primera ley de Newton que dice que “si la fuerza neta sobre un cuerpo es cero, su movimiento no cambia” (Sears & Zemansky, 2004). Esto quiere decir que, si tenemos un cuerpo de masa  y este permanece en reposo o tiene un movimiento de velocidad constante (no hay aceleración), no necesita una fuerza neta para seguir el movimiento. A esto se le conoce como inercia, además, que la aceleración es inversamente proporcional a la masa.[pic 3]

La segunda ley menciona que se “relaciona la fuerza con la aceleración cuando la fuerza neta no es cero” (Sears & Zemansky, 2004). Con esto tenemos que la velocidad no es constante, por lo que cambia constantemente, lo que genera que se presente aceleración constante. Aquí, surge el movimiento acelerar, donde se modifica el estado de reposo y se formula como:

                                (1)[pic 4]

Por último, con la tercera ley se tiene que “es una relación entre las fuerzas que ejercen dos cuerpos que interactúan uno con el otro” (Sears & Zemansky, 2004). A esta se le conoce como acción-reacción, donde las que se ejercen son iguales en magnitud y opuestas en dirección.

Por otro lado, es importante reconocer otras fuerzas que se ven implicadas en los casos más comunes, por ejemplo, la fuerza normal, que existe si hay contacto con una superficie y es perpendicular a esta. También, el peso, que corresponde a la masa por la gravedad. Luego, la fuerza de tensión, que es la que se ejecuta en las cuerdas y la fuerza de fricción, que es opuesta al movimiento. 

Todos estos, se ven reflejados de forma práctica a los diagramas de cuerpo libre, que representan cualquier cuerpo y permite identificar las fuerzas relevantes.

1. MATERIALES

Simulador de pruebas PAET https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_es.html 

1. OBJETIVOS

[pic 5]

• Reconocer conceptos, términos y aplicaciones de las leyes de Newton en diferentes contextos

• Emplear las temáticas en distintos casos para los que pueda obtener más conclusiones de lo visto y a su vez confirmar la teoría que ha aprendido.[pic 6]

1. DESARROLLO

• Con ayuda del simulador, pruebe en la actividad de tirar la cuerda, cuál es la mejor posición para ganar, variando las posiciones, pero con los mismos cuerpos.[pic 7][pic 8][pic 9]

Es evidente que de forma simétrica como una ecuación o como una igualdad, mientras se mantenga lo mismo en ambos lados, no tendrá alteraciones.

Luego, en el momento cuando cambiamos al sujeto rojo a una posición más adelante, hace que el sujeto azul pareciera tener más fuerza para tirar de la cuerda, aunque se marque la misma, con esto surge lento movimiento a favor del azul.[pic 10][pic 11]

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