Laboratorio Virtual: Representación gráfica, verbal y simbólica de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo con aceleración constante.

Instrucciones:

1. Ingresa a la página:

http://phet.colorado.edu/sims/forces-1d/forces-1d_es.jnlp

Ahí encontrarás una simulación computacional que tiene representada una persona que aplicará una fuerza sobre un gabinete. Debajo de esto se encuentra una gráfica donde se representarán la fuerza de fricción en color rojo, la fuerza que aplica la persona en color azul y la fuerza total, neta o resultante en color verde. A la izquierda de la gráfica se encuentra un control que puede ser “arrastrado” para cambiar el valor de la fuerza aplicada por la persona, y ese valor se verá reflejado en la ventana de la izquierda.  Por debajo de esta ventana se encuentran los botones: “Adelante” para iniciar la simulación, “Pausa” para interrumpirla y “Borrar” para borrar los datos colectados y en trazo de las gráficas y empezar de nuevo. A la derecha de la gráfica aparece una columna de controles y en su parte inferior se encuentra el botón: “Más Controles” que al hacer “clic” despliega los controles para asignar valores de “gravedad”, “masa” del gabinete, “fricción estática” para el coeficiente de fricción estático, y “fricción cinética” para el coeficiente de fricción cinético.

Debajo de las gráficas encontrarás un botón para abrir la gráfica de aceleración.

2. Escribe en una libreta los valores de la masa y de los coeficientes de fricción estático y cinético que se muestran en las ventanas de los controles de la derecha.

a) Calcula el valor de la fuerza de fricción estática mediante:  [pic 3] 

Fs=(0.3)N

N= (200 kg)(9.8 m/s2)= 1960 Nt

Fs=(0.3)(1960 Nt)

Fs=588 Nt

b) ¿Qué valor tiene la fuerza de fricción estática?

588 Nt

c) Calcula el valor de la fuerza de fricción cinética mediante:  [pic 4] 

Fk= (0.2) (1960 Nt)

Fk= 392 Nt

d) ¿Qué valor tiene la fuerza de fricción cinética?

Fk= 392 Nt

Recuerda que por tratarse de un objeto apoyado sobre una superficie horizontal, la fuerza normal “N” es igual a peso y resulta del producto de la masa en kilogramos por la aceleración de 9.8 m/s2   

3. Normalmente el coeficiente de fricción estático tiene un valor mayor que el coeficiente de fricción cinética, pero para poder analizar con mayor facilidad la 2ª Ley de Newton, “arrastra” el control del coeficiente fricción estática, de tal manera que tenga el mismo valor que el coeficiente de fricción cinético.

a) ¿Cuáles son ahora los valores de la fuerza de fricción estática y cinética?

Fs=392 Nt

Fk= 392 Nt

4. Haz clic sobre el botón de la gráfica de aceleración para que se muestre en la pantalla.

5. Ahora “arrastra” el control que sirve para cambiar el valor de la fuerza aplicada por la persona sobre el gabinete hasta un valor 10 o 20 Newton mayor  que el valor calculado en el inciso a) de la sección 3 para las fuerzas de fricción.

a) ¿Qué pasa con el gabinete, se mueve o permanece en reposo? Se mueve

b) ¿Qué valor de fuerza aplicada marca la simulación? 407 Nt

c) ¿Qué valor de fuerza de fricción cinética marca la simulación? -392 Nt

d) ¿Qué valor tiene la fuerza total, neta o resultante actuando sobre el gabinete? 15 Nt

6. Escribe en una libreta el valor de aceleración del gabinete que aparece en la parte superior izquierda de la gráfica de aceleración  y comprueba este valor usando la ecuación de la 2ª Ley de Newton [pic 5]

Considerando como “F” la fuerza total, neta o resultante que aparece en color verde en la gráfica de Fuerza, y la masa es la que aparece en la sección: “Más Controles”

a) ¿Qué valor tiene la aceleración en la gráfica? 0.1 m/s2

b) ¿Qué valor tiene la aceleración calculada con la ecuación? 0.075 m/s2

c) ¿Existe alguna diferencia? Si existe En caso afirmativo, ¿cuáles serían las causas? No lo sé exactamente, tal vez algunos valores de la gráfica estén mal. Aquí está la gráfica.

[pic 6]

7. Repite el paso anterior pero ahora con un valor de fuerza que sea mayor al usado en la sección 5.

a) ¿Qué valor tiene la aceleración en la gráfica? 0.4 m/s2

b) ¿Qué valor tiene la aceleración calculada con la ecuación? 0.4 m/s2

c) ¿Existe alguna diferencia?  No En caso afirmativo, ¿cuáles serían las causas?

8. Con los datos obtenidos en las secciones 5 y 7, llena la siguiente tabla:

9. Analizando los datos de la tabla anterior, y de acuerdo con la segunda Ley de Newton,

a) ¿Qué puedes concluir con respecto al valor de la aceleración y el valor de la fuerza total o resultante?

Que a mayor fuerza aplicada en el objeto con masa constante hay mayor aceleración, ya que la fuerza es directamente proporcional a la aceleración, pero inversamente proporcional a la masa; por eso, a mayor fuerza, mayor aceleración y con la masa constante, y si se le aplica más fuerza al mismo objeto con la misma masa entonces habrá mucha más aceleración.

Recuerda incluir tus datos de identificación en el producto de esta actividad.