Segunda Ley de Newton

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Segunda ley de Newton (Newton’s second law)[pic 12][pic 13][pic 14]

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Objetivo[pic 17]

Investigar cómo se relacionan la fuerza, la masa y la aceleración mediante gráficos y análisis de datos.[pic 18][pic 19]

Conexiones con la vida real[pic 20]

Probablemente hayas oído hablar de Newton y sus leyes de la física. ¡Incluso puedes nom- brar algunas de sus leyes, pero puede que no te des cuenta de cuán amplias y universal- mente aplicables son! La segunda ley de Newton se puede usar para explicar la mecánica involucrada en muchas colisiones, desde el billar hasta accidentes automovilísticos, y es útil tenerla en cuenta al descubrir cómo acelerar rápidamente o cómo crear la mayor fuerza con la menor cantidad de esfuerzo.[pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

Palabras clave Aceleración, velocidad. Marco teórico[pic 25][pic 26][pic 27][pic 28]

La segunda ley de movimiento de Newton establece que la aceleración de un objeto depende

de la masa del objeto y de la fuerza neta aplicada a este. La ley se puede escribir matemáti- camente como:[pic 29][pic 30]

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Esta ecuación puede ser reordenada como:[pic 32][pic 33]

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La aceleración es la medida de cuánta velocidad está cambiando respecto al tiempo. Está expresada en una ecuación como esta: [pic 41]

Pregunta previa al laboratorio[pic 42][pic 43][pic 44]

1. ¿Cómo crees que se vería un gráfico de velocidad versus tiempo si una pelota se está acelerando?[pic 45]

Procedimiento[pic 46]

1. Abre Física Virtual (Virtual physics) y selecciona Segunda ley de Newton (Newton’s sec- ond law) de la lista de tareas. El experimento se abrirá en el Laboratorio de Mecánica (Mechanics laboratory).[pic 47][pic 48][pic 49]
2. El laboratorio se instalará con una pelota sobre una mesa. Se une a la pelota un cohete que se usa para empujar la pelota a lo largo de la mesa. No hay fricción. En este experi- mento, recopilarás datos de posición y velocidad a medida que la pelota se mueve por la mesa. Luego realizarás gráficos de posición y velocidad.[pic 50][pic 51][pic 52]
3. Haz clic en el botón rojo Grabación (Recording) para comenzar a grabar datos en el libro de laboratorio (Lab book). Comienza a rodar la pelota haciendo clic en el botón Forzar (Force). Observa lo que sucede a medida que la pelota rueda por la mesa. La fuerza se establece en 10 N y la masa de la pelota es de 2 kg. El experimento se detendrá automáticamente cuando la pelota haya llegado al final de la mesa. Aparecerá un enlace en el libro de laboratorio (Lab book) que contiene los datos de posición y velocidad versus tiempo de la pelota rodando por la mesa. Haz clic al lado del enlace para etiquetar el enlace con la fuerza y la masa.[pic 53][pic 54][pic 55][pic 56][pic 57]
4. Haz clic en el botón Restablecer (Reset) para restablecer el experimento al principio. Usa la paleta de parámetros para cambiar la fuerza del cohete y repite el paso 3 para dos fuerzas diferentes. Registra las fuerzas en la tabla a continuación.[pic 58][pic 59][pic 60]
5. Ahora observa qué sucede con la velocidad y la aceleración de la pelota cuando cambia la masa. Haz clic en el botón restablecer (Reset) para devolver el experimento al princi- pio. Usa la paleta de parámetros para cambiar la masa de la pelota. Asegúrate de que la fuerza esté establecida en 10 N, y repite el paso 3 para dos masas diferentes. No cam- bies la fuerza de estos experimentos. Registra las masas en la tabla.[pic 61][pic 62][pic 63][pic 64]
6. Abre cada uno de los enlaces y registra en la tabla la velocidad final y el tiempo que tar- dó en alcanzar esa velocidad. Nota: registra el tiempo en que la pelota llega al final de la rampa; puede haber otros puntos de datos después de eso, pero solo toma el tiempo cuando llegue al final.[pic 65][pic 66]

Preguntas[pic 67][pic 68][pic 69][pic 70]

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1. Usando los datos en cada uno de los en- laces de datos en tu libro de laboratorio  (Lab book), dibuja los gráficos de velocidad versus tiempo en la cuadrícula de la página siguiente. Trazarás la velocidad de la pelota versus el tiempo cuando la pelota cruzó la mesa. Etiqueta el eje horizontal tiempo (s) y el eje vertical velocidad (m/s). Elige una escala para tu gráfico que se ajuste a tus datos. El primer punto de datos será (0 s, 0 m/s). Este es el tiempo y la velocidad de la pelota cuando comenzó a rodar. Traza diez puntos por cada pelota. Conecta los puntos[pic 72][pic 73][pic 74][pic 75][pic 76][pic 77][pic 78][pic 79][pic 80][pic 81][pic 82]

de datos usando un color diferente para cada experimento. Rotula cada línea con la fuerza y la masa de la pelota.[pic 83][pic 84]

1. ¿Cómo muestran los gráficos de velocidad versus tiempo que las pelotas se están acelerando?[pic 85][pic 86][pic 87]

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