Taller De Fisica

TALLER EXPERIMENTAL 1. Segunda Ley de Newton.

Toda aceleración es producida por una fuerza. Es decir, que si observamos un movimiento acelerado podemos afirmar que allí tenemos una fuerza que actúa sobre el objeto que estamos estudiando. Los objetivos que busca este taller experimental son:

• Verificar el cumplimiento de la segunda ley de Newton mediante el montaje experimental mostrado.

• 2. Efectuar mediciones de aceleración mediante el montaje experimental.

Cuestionario

¿Qué es aceleración?.

La aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el ritmo o tasa de cambio de la velocidad de un móvil por unidad de tiempo. En otras palabras, es qué tanta rapidez un objeto adquiere durante el transcurso de su movimiento, según una cantidad definida de tiempo.

es.wikipedia.org/wiki/Aceleración

¿Qué dice la ley de Newton con respecto a un movimiento acelerado?.

¿Qué es una fuerza?.

es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales.

¿Cómo se mide la rapidez el rapidómetro de un carro?.

¿Qué diferencias existen entre un rapidómetro y un velocímetro?

La experiencia

El montaje experimental es mostrado en la siguiente figura.

Se tienen entonces 2 masas diferentes, en la cual M1 se encuentra sobre una mesa y está unida a la masa M2 por medio de una cuerda inextensible y de masa despreciable. La masa M2 se encuentra bajo la acción de la gravedad y le transmite la fuerza a la masa M1 por medio de la cuerda.

• Para comenzar a realizar la experiencia tome la figura y dibuje sobre ella las fuerzas que actúan. Utilice flechas para representar los vectores.

• Utilizando la segunda ley de Newton demuestre que la aceleración que experimentan las dos masas, a, es igual a,

en donde g es la aceleración de la gravedad.

• En la siguiente figura se presenta un montaje más completo, recomendado para la realización de la experiencia.

En este montaje, las masas están unidas por una cinta y hay un timbre marcador, tal como en el experimento del capítulo anterior. De esta manera el objetivo es calibrar el timbre para que efectué las marcas cada segundo y usted pueda utilizar la experiencia del capítulo anterior en la medición experimental de la aceleración.

• Mida las masas M1 y M2. M2 es una masa que usted debe poder cambiar.

• Llene la siguiente tabla:

Masa M2 (gm) AceleraciónExp AceleraciónTeo Diferencia %

Para llenar la tabla anterior debe dejar constante la masa M1 y variar la masa M2. A cada valor de M2 le va a corresponder un valor de aceleración experimental, AceleraciónExp , el cual se mide por medio de la cinta y el timbre marcador. Para calcular el valor de la aceleración teórica, AceleraciónTeo , se debe utilizar la fórmula,

La Diferencia % se define como,

• ¿Qué puede concluir al respecto de la dependencia de la aceleración con la masa?.

• ¿Porqué cree que los resultados teórico y experimental no son exactamente iguales?.

TALLER EXPERIMENTAL 2. Carácter vectorial de las fuerzas.

Como se vio en el presente capítulo, las fuerzas se componen como vectores, es decir, como cantidades que poseen dirección, magnitud y sentido. Durante este taller experimental tendremos como objetivo:

• Verificar el comportamiento vectorial de las fuerzas.

Cuestionario

¿Qué es un vector?.

¿Porqué decimos que la fuerza es una cantidad vectorial?.

¿Qué entiende por carácter vectorial de una fuerza?.

La experiencia

En la siguiente figura se describe el montaje experimental.

La figura presenta una Mesa de Fuerzas. Esta mesa consta de un tornillo en el centro, el cual es concéntrico, con marcas sobre la mesa que permiten medir el ángulo de las masas que penden de ella. Cuando el anillo central está en equilibrio, es decir, sin tocar el tornillo, podemos afirmar que el sistema se encuentra en equilibrio. El número de masas mínimo a utilizar es de dos.

• Utilizando la mesa de fuerzas, aplique al anillo central, por medio de las poleas y pesas, dos fuerzas que se hallen en equilibrio. Juegue con las magnitudes de las masas y las direcciones de las fuerzas hasta que el centro del anillo coincida con el tornillo central de la mesa, sin que estos se toquen. Cuide que las prolongaciones de las líneas de acción de las fuerzas se corten en el mismo centro.

• Realice el procedimiento primero para dos masas, recuerde que la fuerza que cada masa está ejerciendo es mg, en donde g es la gravedad. Un diagrama de fuerzas posible para este primer experimento se muestra a continuación:

• Una vez logrado el equilibrio, mida el ángulo y las magnitudes de las fuerzas. Llene la siguiente tabla utilizando las unidades que crea convenientes, puede por ejemplo utilizar Newtons para la fuerza, ó convertirlo a dinas como se muestra en uno de los Apéndices finales.

• Repita el procedimiento anterior, pero ahora utilizando tres fuerzas, es decir tres masas. Y complete la tabla correspondiente.

• Repita el procedimiento utilizando 4 y más masas. Realice los diagramas de fuerza y haga la suma de fuerzas vectorial de tal forma que pueda comparar los resultados teóricos obtenidos sobre el papel, con los resultados obtenidos en la mesa de fuerzas.

Concluya acerca de si se cumple el carácter vectorial de las fuerzas.

EVALUACIÓN FINAL

1. ¿Porqué cuando nos encontramos en un ascensor y subimos en el a un nivel superior, sentimos que subimos de peso?. Haga un diagrama de fuerzas sobre el sistema y trate de explicar el caso anterior.

2. Conteste falso (F) o verdadero (V):

a) Cuando un cuerpo está en reposo no hay fuerzas actuando sobre el.

b) Cuando un cuerpo sube con velocidad constante por la acción de una cuerda que lo hala, la tensión de la cuerda es mayor que el peso del cuerpo.

c) Una persona se encuentra de pie sobre una báscula en un ascensor. El ascensor baja a velocidad constante, ignore el momento en el cual el ascensor comienza a descender o comienza a detenerse. El valor que se lee en la báscula es:

• un peso menor que el peso real.

• un peso mayor que el peso real.

• un peso igual al peso real.

d) La aceleración de la gravedad ejercida por la tierra sobre un cuerpo de 10 kilogramos es mayor que sobre un cuerpo de 100 kilogramos.

e) La fuerza de la gravedad es mayor en un cuerpo que pesa 100 kilogramos que en uno que pesa 10 kilogramos.

f) En un cuerpo que se encuentra en reposo sobre una superficie horizontal, la fuerza de reacción a la tercera ley de Newton a la fuerza normal ejercida por la superficie es igual a su peso.

g) Si la suma de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo es cero, entonces el cuerpo se encontrará en equilibrio estático.

3. Escoja la afirmación correcta: Cuando se acelera un cuerpo:

• Nunca cambia su dirección.

• Su rapidez siempre aumenta.

• Siempre actúa una fuerza externa.

4. Determine la tensión de una cuerda que hala un objeto de 10 Kg en los siguientes casos:

• Hacia arriba con una aceleración de 3 m/s2.

• Hacia abajo con una aceleración de 2 m/s2.

• Sube a velocidad constante.

Para simplificar sus cálculos utilice g = 10m/s2

5. Para arrastrar una carreta de 60 Kg sobre el piso horizontal con rapidez constante se necesita una fuerza horizontal de 100 N. Halle el coeficiente de fricción entre el piso y la carreta. Si ahora se aumenta la fuerza de 100 N a 120 N, ¿cuál es la aceleración de la carreta?.

6. Halle la aceleración de cada uno de los bloques de la siguiente figura.

Cuál es la tensión de la cuerda que los une? (suponga inicialmente que la fricción entre los bloques y el piso es cero). Repita el problema suponiendo que el coeficiente de fricción entre los bloques y el piso es μc = 0,2.

7. Un cuerpo de 40 kilogramos está suspendido por dos cuerdas con las inclinaciones que se indican en la siguiente figura.

¿Cuál es el valor de las tensiones de las cuerdas?. Si se aumentan las inclinaciones de las cuerdas ¿es posible que las tensiones sean mayores que el peso del cuerpo?.

8. Un ciclista pedalea a lo largo de una carretera recta y llana a 36 Km/h de manera constante. Cuando deja de pedalear alcanza a recorrer 150 m antes de detenerse. Si la masa del ciclista con la bicicleta es de 80 Kg, hallar:

a) Su aceleración mientras se desplaza pedaleando.

b) Su aceleración

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