MICROMETRO

Índice

Introducción………………………………………………………………………Pág. 2

Objetivos……………………………………………………………………………Pág. 3

Aspectos teóricos………………………………………………………Pág. 4 y 5

Materiales y montaje…………………………………………………………Pág. 6

Procedimiento y mediciones……………………………………………Pág. 7

Análisis de resultados………………………………………………………Pág. 8

Conclusiones………………………………………………………………………Pág. 9

Cuestionario………………………………………………………………Pág. 10 y 11

Introducción

Práctica nº6 “La segunda Ley de Newton”

El objetivo de este trabajo es el de estudiar experimentalmente la relación entre fuerza aplicada, masa y aceleración de una partícula o punto material que puede ser parte de un sistema.

Cuando actúa una fuerza no equilibrada, la velocidad del cuerpo cambia -en otras palabras, se acelera-.

A mayor fuerza, mayor aceleración. Si se duplica la fuerza, se duplica la aceleración. Esto sugiere la existencia de una proporcionalidad directa entre fuerza y aceleración

También se observa que, para una misma fuerza actuante, a mayor masa, menor aceleración. Duplicando la masa, la aceleración cae a la mitad. Esto sugiere una proporcionalidad inversa entre aceleración y masa.

Estos hechos experimentales, cuya comprobación se propone en este trabajo, se resumen en la Segunda Ley de Newton: f = m.a.

Objetivos

General:

1. Analizar la relación existente entre fuerza, masa y aceleración de un cuerpo con movimiento rectilíneo uniformemente variado.

Específicos:

1. Obtenga la aceleración de un cuerpo a partir de los valores de la velocidad y cambio de posición

2. Determinar la relación cuantitativa entre la masa de un cuerpo y su aceleración para una fuerza constante dada.

3. Construya el gráfico de aceleración vrs. Masa y determine el tipo de proporcionalidad existente entre estas magnitudes.

4. Construya el gráfico de aceleración vrs. 1 / masa y determine la relación cuantitativa entre estas magnitudes.

Aspecto Teórico

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

F = m a

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg • 1 m/s2

La expresión de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación F = m • a. Vamos a generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.

Para ello primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es la cantidad de movimiento que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir:

p = m.v

La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg•m/s

En términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de la siguiente manera:

La Fuerza que actua sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de movimiento de dicho cuerpo, es decir,

F = dp/dt

De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de movimiento y que como se deriva un producto tenemos:

F = d(m•v)/dt = m•dv/dt + dm/dt •v

Como la masa es constante

dm/dt = 0

y recordando la definición de aceleración, nos queda

F = m a

tal y como habiamos visto anteriormente.

Otra consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es cero, la Segunda ley de Newton nos dice que:

0 = dp/dt

es decir, que la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad de movimiento: si la fuerza total que actua sobre un cuerpo es nula, la cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.

Materiales

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