guía 5. leyes de newton

Universidad Nacional Autonoma de HondurasUNAH-VSDepartamento de Fısica

Experimento No. 5LF100

LEYES DE NEWTON

OBJETIVOS

Verificar la segunda ley de Newton para el movimiento rectilıneo.

APARATOS Y MATERIALES

Riel de aire, maquina soplante, carrito para riel, polea de precision, juego de accesorios, fuente depotencia electrica regulable, dispositivo de disparo electromagnetico, interruptor doble, cables, 2 ba-rreras fotoelectricas con contador digital, fuentes de potencia de 5 V, soportes, pinza de mesa, balanza,escuadra (debe traer el estudiante).

TEORIA

1. LA SEGUNDA LEY DE NEWTON

La Segunda ley de Newton expresada en forma matematica es:

~F = m~a (1)

con ~F : vector de la fuerza resultantem: masa acelerada~a: vector aceleracion

Si se mantiene la fuerza aceleradora constante, por la segunda ley de Newton se espera que laaceleracion sea inversamente a la masa acelerada:

a =F

m(2)

2. MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE ACELERADO

Porque no se puede medir la aceleracion directamente se usa el grafico velocidad-tiempo paradeterminar la aceleracion. Cuando la aceleracion es constante le relacion velocidad-tiempo es decaracter lineal:

v = v0 + at donde v0 es la velocidad inicial (3)

por lo que la pendiente del grafico v(t) es la aceleracion.

3. SISTEMA CARRITO-MASA COLGANDO

Se considerara un carrito de masa mc unido a una cuerda que pasa por una polea con una pesacolgando libremente. El carrito se mueve horizontalmente sin friccion, y tanto la masa de lacuerda como la friccion y masa de la polea son despreciables (Fig. 1).

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Figura 1: Sistema carrito en plano horizontal con pesa colgando libremente.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. El riel de aire, el dispositivo de disparo electromagnetico, las barreras fotolectricas, medicionesdel tiempo y la velocidad: Ver la guıa Movimiento rectilıneo.

2. Mediciones de la velocidad en funcion del tiempo: Usar el dispositivo de disparo sinhorquilla de hule. Conectar el platillo (masa: 0.75 g) de pesas por el hilo de seda con el carri-to poniendo ademas una pesa de masa 10 g en el platillo. Tomar mediciones de las posicionesx = 40 cm, x = 60 cm, x = 80 cm y x = 100 cm. Se obtienen los respectivos td y ∆t y llenando

la Tabla I se determinan los tiempos (t = td +∆t

2) y las velocidades v =

∆x

∆t=

0.1 m

∆t(0.1 m es

la longitud de la pantalla del carrito).

Obtener 4 series de mediciones mas como en el parrafo anterior cada vez aumentado la masa delcarrito en 100 g (poniendole una pesa de masa 50 g en cada lado).

Medir la masa del carrito con marco enchufable, pantalla y gancho enchufable utilizando labalanza.

2



Tabla I: Datos movimiento rectilıneo uniformemente variado

1. Mc = mc

No. 1 2 3 4

x(m)

td(s)

∆t(s)

2. Mc = mc + 100

No. 1 2 3 4

x(m)

td(s)

∆t(s)

3. Mc = mc + 200

No. 1 2 3 4

x(m)

td(s)

∆t(s)

4. Mc = mc + 300

No. 1 2 3 4

x(m)

td(s)

∆t(s)

5. Mc = mc + 400

No. 1 2 3 4

x(m)

td(s)

∆t(s)

Masa del carrito mc = g

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CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS

1. Determinar los tiempos (t = td +∆t

2) y las velocidades (v =

0.1

∆t) y llenar la Tabla II.

Tabla II: Movimiento rectilıneo uniformemente variado

1. Mc = mc

No. 1 2 3 4

t(s)

v(m/s)

2. Mc = mc + 100

No. 1 2 3 4

t(s)

v(m/s)

3. Mc = mc + 200

No. 1 2 3 4

t(s)

v(m/s)

4. Mc = mc + 300

No. 1 2 3 4

t(s)

v(m/s)

5. Mc = mc + 400

No. 1 2 3 4

t(s)

v(m/s)

2. Graficar las curvas v(t) para las cinco series en un solo papel milimetrado.

3. Obtener la aceleracion a correspondiente a cada una de las curvas y anotarlos en la Tabla III.

4. Llenar la Tabla III tomando en cuenta que la masa total del sistema, M es la masa del carrito,las sobrecargas correspondiente y la de la pesa colgante.

5. Dibujar un grafico de la aceleracion a del sistema en funcion de su masa M .

6. Dibujar en un tercer grafico la aceleracion del sistema en funcion de 1/M .

7. Determinar la aceleracion de la gravedad utilizando resultados de la parte teorica ası como lasaceleraciones medidas y las masas respectivas para cada serie.

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Tabla III

No. 1 2 3 4 5

a(m/s2)

M(kg)

M−1(kg−1)

g(m/s2)

gpromedio =1

5

5∑i=1

gi = ±

gliteratura =

PREGUNTAS

1. ¿Cual era la forma esperada del grafico aceleracion vrs masa? Explicar.

2. ¿Coincide la forma del grafico a = f(M) con el esperado teoricamente?

3. ¿Que se puede obtener de la pendiente del grafico a = f(1/M)?

4. Deducir la expresion utilizada para el calculo de la aceleracion de la gravedad.

5. Comparar el valor promedio de la aceleracion de la gravedad con el valor literario. ¿Esta dentrode los lımites de error? Si no es ası, enumerar posibles fuentes de error sistematico.

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