SEGUNDA LEY DE NEWTON

SEGUNDA LEY DE NEWTON

1. OBJETIVOS:

General:

Determinar la relación entre la fuerza de tensión y la aceleración en un sistema en movimiento.

Específicos: 

• Encontrar la diferencia entre la masa inercial y la masa gravitacional
• Hallar correctamente los datos experimentales
• Comprender la aplicación de la segunda ley de Newton
• Inferir como interfiere el coeficiente de rozamiento sobre la aceleración

1. FUNDAMENTO TEÓRICO:

La segunda ley de Newton nos explica que si la masa del cuerpo es constante se puede una relación entre la fuerza resultante, la masa y la aceleración, las cuales constituyen la ecuación fundamental de la dinámica.

[pic 1]……. (1)

Por otro lado, la aceleración adquirida por un cuerpo tiene que ser proporcional a la fuerza aplicada, y la constante de proporcionalidad igual a la masa del cuerpo. Newton también expresa que, si actúan varias fuerzas, esta ecuación se refiere a la fuerza resultante la cual vendría a ser suma vectorial de todas ellas. Siendo esta es una ecuación vectorial.

Si la masa de los cuerpos varía, la relación anterior dejaría de ser válida y se usaría otra ecuación donde se incluya el producto de masa de un cuerpo. Esta ecuación relacionaría la cantidad de movimiento con la masa y la velocidad.

[pic 2]

[pic 3]

Debe entenderse, que esta fuerza no es única, es la resultante de un sistema de fuerzas, es decir:

[pic 4]……. (2)

Si aplicamos una fuerza externa (peso del bloque), el carrito de la figura se desplazará hacia la derecha debido a la tensión de la cuerda provocada por el peso, las fuerzas que actúan sobre el carrito será:

[pic 5]……. (3)

Pero en el bloque, las fuerzas que actúan sobre el será:

[pic 6]……. (4)

Reemplazando (3) en (4), obtenemos:

[pic 7]……. (5)

Dividiendo la ecuación (5) entre M, se obtiene:

[pic 8]……. (6)

Este es el valor de la aceleración con la cual se desplaza el sistema.

1. PALABRAS CLAVE:

Mecánica, dinámica, leyes de Newton, fuerza, aceleración, velocidad, desplazamiento, gravedad, fricción, masa, peso.

[pic 9]DEPARTAMENTO DE CIENCIA[pic 10]

1. ACTIVIDAD VIRTUAL

En el siguiente enlace de Apps de Física (de Walter Fendt/ Juan Muñoz) realizaremos la actividad virtual propuesta:

https://www.walter-fendt.de/html5/phes/newtonlaw2_es.htm

[pic 11]

En esta aplicación observamos el desplazamiento de un cuerpo a lo largo de un riel. El cuerpo es acelerado por una masa colgante en el extremo. La gráfica muestra la velocidad en función del tiempo el cual tiene un comportamiento que corresponde a una función cuadrática.

Los controles de los parámetros para esta aplicación son:

• La masa M del carro (en g), en el control titulado Masa del Carro

• La masa colgante m (en g), en el control titulado Masa Colgante

• El coeficiente de rozamiento µ en el control titulado Coeficiente de Rozamiento

• Cada vez que se quieren hacer cambios en los parámetros debemos pulsar el botón titulado Inicio

• Para empezar la simulación pulsar sobre el botón Comenzar

Actividad

• Ingresar la masa del carro M en 400 g,

• Ingresar la masa colgante m en 10 g.

• Mantener el coeficiente de rozamiento µ en 0

• Pulsar sobre el botón Inicio y luego en Comenzar para ver la animación.

• Anota el valor de la aceleración a en la tabla 1

• Obtener otros valores de la aceleración para diferentes valores de la masa colgante de 20, 30, 40 y 50 g y anota los resultados de la aceleración en la tabla 1

Tabla 1: Datos experimentales.

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