Trabajo de laboratorio de fisica 1

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Índice

1. Introducción
2. Objetivos
3. Fundamento teórico.
4. Especificaciones de equipos, instrumentos y materiales.
5. Procedimiento
6. Cálculos y resultados.
7. Conclusiones, observaciones y recomendaciones.

• Conclusiones
• Observaciones
• Recomendaciones

Bibliografía

2da Ley de Newton

Introducción

La dinámica estudia las relaciones entre los movimientos de los cuerpos y las causas que lo provocan. Aquí lo abordaremos desde el punto de vista de la Mecánica Clásica, que es apropiado para el estudio de sistemas grandes y velocidades menores a la de la luz, sin obviar

Un avance muy importante se lo debemos a Galileo que con una serie de experimentos llegó a la conclusión de que un cuerpo que se mueve con velocidad constante sobre una superficie lisa se moverá eternamente si no hay rozamientos ni otras acciones externas a él.

Pero fue el mismo Newton quien afirmara que a “no es la velocidad sino su variación la consecuencia resultante de la acción de arrastrar o empujar un objeto.”

En este informe verificaremos experimentalmente la segunda ley de Newton, que, por medio de gráficas, curvas de ajuste, etc.. veremos si la relación, dicho de paso “referencial” se cumple:

[pic 1]

Objetivos

1. Determinar el vector velocidad instantánea para los diferentes puntos de la trayectoria considerando la posición en un instante dado.

1. Usar adecuadamente las definiciones de velocidad y aceleración media para obtener con ello cálculos adecuados de los datos solicita conjunto de preguntas.

1. Similarmente la aceleración en función de la velocidad instantánea

1. Verificar la segunda ley de Newton de forma experimental y consolidar esta ley como verificable de forma experimental.

1. Determinar la constante de elongación de un resorte en base a diversas mediciones de con las pesas.

Fundamento teórico

Sistema de Referencia Inercial

Para comprender el significado de la segunda ley de Newton es conveniente tener una idea de que es un sistema de referencia inercial. Estrictamente hablando un sistema inercial es un sistema sobre el cual no actúa ninguna fuerza o la suma de fuerzas es cero. En este sistema un observador O describe sus observaciones en un sistema de coordenadas cartesianas (tres ejes mutuamente perpendiculares). Cualquier observador O’, puede también construir su propio sistema de referencia inercial.

En la práctica para muchos fenómenos puede decirse que un sistema de referencia fijo a tierra es un sistema aproximadamente inercial.

Concepto de Fuerza}

En muchos casos se observa el movimiento de una sola partícula, ya sea porque no tenemos manera de observar las otras partículas con las cuales interactúa o porque las ignoramos a propósito. En esta situación es algo difícil usar el principio de la conservación del momentum. Sin embargo, hay una manera práctica de resolver esta dificultad, introduciendo el concepto de fuerza. La teoría matemática correspondiente se denomina dinámica de una partícula.

Designaremos el cambio con respecto al tiempo del momentum de una partícula con el nombre de “fuerza”. Esto es, la fuerza que “actúa” sobre una partícula es:   … ()[pic 2][pic 3]

La palabra “actúa” no es apropiada ya que surgiere la idea de algo aplicado a la partícula. La fuerza es un concepto matemático el cual, por definición, es igual a la derivada con respecto al tiempo del momentum de una partícula dada, cuyo valor a su vez depende de su interacción con otras partículas.

Por consiguiente, físicamente, podemos considerar la fuerza como la expresión de una interacción.

Si la partícula es libre, p = constante y F = dp/ dt  = 0. Por lo tanto, podemos decir que no actúan fuerzas sobre una partícula libre.

Segunda ley de Newton

La expresión (α) es la segunda ley de movimiento de Newton, pero como podemos ver es más una definición que una ley y es una consecuencia directa del principio de conservación del momentum.

Recordando la definición del momentum, podemos escribir la ecuación (α) en la forma.   [pic 4]

Y si m es constante, tenemos [pic 5]

Se puede expresar la ecuación (δ) en palabras diciendo:

“La aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre el e inversamente proporcional a su masa”.

En este caso se puede notar que la fuerza tiene la misma dirección que la aceleración. Por la ecuación (δ) apreciamos que, si la fuerza es constante la aceleración, a = F/m, es también constante y el movimiento es uniformemente acelerado. Esto es lo que sucede con los cuerpos que caen cerca de la superficie terrestre: todos los cuerpos caen hacia la tierra con la misma aceleración g y por consiguiente, la fuerza de atracción gravitacional de la tierra, llamada peso, es:        W = m.g

En el procedimiento anterior se ha demostrado matemáticamente la segunda ley de Newton, esta demostración es posible hacerla en la actualidad, sin embargo, Isaac Newton no la dedujo de esta forma, sino a través de generalizaciones de observaciones experimentales del movimiento real de cuerpos materiales, y de cómo las fuerzas aplicadas afectan a esos movimientos. En consecuencia, son leyes naturales que describen el comportamiento del mundo externo, más que axiomas matemáticos.

Especificaciones de equipos, instrumentos y materiales.

• CHISPERO ELECTRICO[pic 6]

Material más importante del experimento, con el cual haremos los ticks en el papel eléctrico. El equipo consta de distintas partes que serán mencionadas a continuación: Tablero con superficie de vidrio con conexión de aire comprimido, un estabilizador modificado, un disco de 10 cm de diámetro.

• PAPEL ELECTRICO A3

[pic 7]

Es utilizado con el fin de obtener en el los ticks que dejara como rastro el chispero eléctrico. Deberá ser fijado firmemente enzima del vidrio de la superficie del chispero.

Las marcas del chispera saldrán en su lado posterior, de ahí el motivo que debemos asegurar su limpieza en dicho lado.

• FUENTE DEL CHISPERO

A simple vista parece un estabilizador normal de computadora, este es modificado con dos salidas de conexión al chispero y otro al tomacorriente directamente, será encendido en el momento en que se quiera hacer el rastro del ticks en el papel milimetrado, y apagada una vez concluida la forma de “L” que se quiere llegar a formar.[pic 8]

• TABLERO CON SUPERFICIE DE VIDRIO Y CONEXIONES PARA AIRE COMPRIMIDO

[pic 9]

Parte esencial del chispero donde será colocado el papel eléctrico, Tener precaución de tocar el tablero cuando la fuente del chispero está conectada a una variación de voltaje, todo se puede controlar manualmente así que debemos tener cuidado de no romper o malograr algo del chispero eléctrico.

• DISCO DE 10 cm DE DIAMETRO

[pic 10]

El instrumento está hecho de metal y de un peso regularmente elevado, teniendo dos conexiones para colocar los resortes y parte del aire comprimido que será liberado con una manguera.

Debemos limpiar su parte inferior para evitar ensuciar el papel eléctrico, también asegurar los resortes a él.

[pic 11]

• NIVEL DE BURBUJA

Instrumento utilizado en varios experimentos característico para lograr un buen desempeño en el momento de hacer mover el disco ya que se podría ir de lado o estar en desequilibrio.

• DOS RESORTES

Los resortes empleados en el experimento son un tanto alargados y comprimidos sin espacios libres entre ellos cuando están en su estado natural, nos ayudarán en el característico movimiento del disco sobre marcando los ticks en el papel eléctrico, también serán empleados en el cálculo de la fuerza que se puede hallar con las distintas pesas y sus elongaciones respectivas.[pic 12]

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