laboratorio n°3 de física

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ESPECIALIDAD: INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA

CURSO : FÍSICA

GRUPO : N° 3

ALUMNOS : DÍAZ TUNJAR, LITA

HUAMACCTO MENDOZA, AGUSTIN TITO

RODAS LÓPEZ, MELANIE ELENA

PROFESOR : SANDRO RODRIGUEZ



INTRODUCCIÓN

El tratamiento que se empleara a este informe de laboratorio es netamente experimental, estableciendo como unidad de tiempo alternativo y arbitrario el segundo (s), que será parámetro que nos permitirá obtener datos en cuanto a velocidad y aceleración.

Nuestra motivación como alumnos de ingeniería, tiene como fin el de comprender de manera científica lo teórico en forma experimental, en este caso, algunas leyes del movimiento.



EXPERIMENTO N°1: SEGUNDA LEY DE NEWTON

I.OBJETIVOSVerificar experimentalmente la segunda ley de Newton.

II.FUNDAMENTO TEORICO:SEGUNDA LEY DE NEWTON:

La segunda ley de Newton del movimiento es una exposición más completa sobre el efecto de una fuerza (o más) aplicada al movimiento de un cuerpo. Planteada en términos de la aceleración, establece que: La aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza neta aplicada e inversamente proporcional a su masa. La aceleración tiene la misma dirección que la fuerza neta aplicada. Este planteamiento se capta mejor en forma simbólica. Al elegir unidades de fuerza apropiadas se establece la proporcionalidad de la segunda ley de Newton como la ecuación:

a⃗=F⃗netam

Donde: a es la aceleración, Fneta es la fuerza neta o total que actúa sobre el cuerpo y m es la masa del cuerpo. Como la aceleración es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada, si duplicamos la Fuerza neta que se ejerce sobre el cuerpo, duplicamos también su aceleración. Sin embargo, la misma fuerza ejercida sobre un cuerpo con una masa más grande producirá una aceleración menor. La aceleración está directamente relacionada con la fuerza aplicada, no con la velocidad. Aristóteles no distinguió con claridad entre aceleración y velocidad. Muchos de nosotros tampoco podemos hacer tal distinción cuando pensamos de manera informal en el movimiento. En la teoría de Newton esta diferenciación es fundamental. La segunda ley de Newton es la idea central de su teoría del movimiento. De acuerdo con esa ley, la aceleración de un cuerpo está determinada por dos cantidades: su masa y la fuerza neta que actúa sobre él. Los conceptos de masa y fuerza están, en parte, definidos por la segunda ley. La fuerza neta ejercida sobre el cuerpo es la causa de su aceleración, y la magnitud de la fuerza queda definida por el tamaño de la aceleración que produce. La



tercera ley de Newton completa la definición de fuerza al establecer que las fuerzas son resultado de la interacción que hay entre los cuerpos.

La masa de un cuerpo es una cantidad que indica cuanta resistencia tiene a cambiar su movimiento, como establece la segunda ley. Llamamos inercia a tal resistencia al cambio en el movimiento. Podemos definir la masa como sigue: Masa es una medida de la inercia de un cuerpo, la propiedad que hace se resista al cambio en su movimiento. La unidad para la masa es el kilogramo (kg). Las unidades de fuerza también pueden derivarse de la segunda ley de newton. Si despejamos Fneta multiplicando ambos miembros de la ecuación de la segunda ley por la masa, podemos expresarla como:

F⃗neta=m a⃗

La unidad apropiada para la fuerza, por consiguiente, debe ser el producto de una unidad de masa por una unidad de aceleración. En el sistema internacional de unidades, se usa: kilogramo por metros sobre segundo al cuadrado. Esta unidad se llama newton (N).

SISTEMA DE REFERENCIA INERCIAL

Existen dos definiciones de sistemas inerciales de uso cotidiano que son aceptadas en forma recurrente. La primera de ellas (históricamente) es la que establece que cualquier sistema de referencia que esté en reposo respecto de las estrellas fijas es un sistema inercial. La segunda postula que un sistema inercial es aquel en el que las leyes de la física adoptan la forma más simple posible. Ambas definiciones adolecen de inconsistencias y/o falta de rigor científico.

Una definición más precisa es la siguiente: sistema de referencia inercial es todo sistema que esté en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme respecto de un objeto material sobre el cual no actúa fuerza alguna, cualquiera sea su posición en el espacio.

III.EQUIPO Y MATERIALES A UTILIZAR:



Chispero electrónicoFuente del ChisperoTablero con superficie de vidrio y conexiones para aire comprimidoPapel eléctrico tamaño A3Papel bond tamaño A3Un disco de 10 cm de diámetroUn nivel de burbujaDos resortesUna regla de 1m graduada en milímetros

IV.-PROCEDIMIENTO

A.-Calibración de los resortes

a) Primero medimos las longitudes de los dos resortes sin deformar, los cuales llamaremos A y B. Luego anotamos sus respectivas longitudes naturales en la hoja de datos.

b) Pesamos las cinco pesas en la balanza analítica para saber con mayor exactitud sus masas y anotamos sus respectivos pesos. También pesamos el puck y anotamos su peso en la hoja de datos.

c) Ponemos el resorte A en el soporte universal, después le colocamos diferentes pesos y anotamos las deformaciones que sufre el resorte según la masa que coloquemos, después procedemos a hacer lo mismo con el resorte B.

d) Con los datos obtenidos hacemos una tabulación Peso vs. Elongación, inmediatamente hacemos un ajuste de curva, además también podemos utilizar la hoja de cálculo de Excel para que nos ayude en la operación.2.

B.-Obtención de una trayectoria bidimensional del disco

a) Se fijó un extremo del resorte a un lado del tablero y el otro extremo al eje del disco; se repitió este procedimiento con el otro resorte, pero fijo al lado opuesto.

b) Se colocó una hoja de papel bond sobre el papel eléctrico (del mismo tamaño).c) Se marcaron en la hoja bond los puntos fijos de cada resorte A y B.d) En seguida se abrió la llave del aire comprimido moderadamente.e) Un compañero mantuvo fijo el disco

aproximadamente entre el centro del tablero y una esquina de este. Otro



estudiante prendió el chispero y un instante después el primer estudiante soltó el disco. Cuando el disco describió una trayectoria en forma de “l”, se apagó el chispero.

f) Una vez obtenido el registro de la trayectoria se procedió a determinar la aceleración del disco y la fuerza sobre él en cada instante.

V.-CÁLCULOS Y RESULTADOS

1. Presente la curva de calibración de cada resorte:

Para hallar la curva de calibración de cada resorte se utilizara el método de la recta mínimos cuadrados, de esta manera se podrá hallar una recta aproximada para cada resorte A y B, luego podremos obtener la magnitud de la fuerza en función de la variación de la longitud de determinado resorte.

TABLA DEL RESORTE A

y i: Fuerza (N)

x i: Elongación (cm)

i x i y i x i y i x i2 y i2

1 3.8 1.4749 5.60 14.44 2.182 4.6 1.6954 7.80 21.16 2.873 5.7 1.9796 11.28 32.49 3.924 9.7 2.9645 28.76 94.09 8.795 15.2 4.4443 67.55 231.04 19.75

N=5 SX=39 SY=12.56 SXY=120.99 SXX=¿393.22 SYY=37.51

m=N Sxy−Sx S yN Sxx−S xS x

= 0.2586

b=Sxx S y−Sx SxyN Sxx−Sx Sx

=0.5026



2 4 6 8 10 12 14 160

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

f(x) = 0.258799483262188 x + 0.493104030554931

Elongación(cm)

Fuer

za(N

)

TABLA DEL RESORTE B

i x i y i x i y i x i2 y i2

1 1.4 1.4749 2.06 1.96 2.182 1.9 1.6954 3.22 3.61 2.873 2.7 1.9796 5.34 7.29 3.924 5.2 2.9645 15.42 27.04 8.795 9.1 4.4443 40.44 82.81 19.75

N=5 SX=20.3 SY=12.56 SXY=¿66.48 SXX=¿122.71 SYY=37.51

m=N Sxy−Sx S yN Sxx−S xS x = 0.38

b=Sxx S y−Sx SxyN Sxx−Sx Sx =0.9736



1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

f(x) = 0.384722724113968 x + 0.94976574009729

Elongación(cm)

Fuer

za(N

)

2.-Determine en newton el módulo de la fuerza resultante que los resortes ejercieron sobre el disco en los puntos 8, 13 y 18 de la trayectoria.

PUNTO ELONGACIÓNDE A

ELONGACIÓNDE B

FUERZA DE A

FUERZA DE B

ÁNGULO ENTRE FUERZAS

FUERZARESULTANTE

81318

3.-Dibuje a escala, sobre los puntos indicados de la trayectoria, el respectivo vector fuerza resultante. (EL VECTOR FUERZARESULTANTE ESTA DE NEGRITA).

4.-Determine aproximadamente el vector velocidad instantánea en los instantes t=7,5 ticks y t=8,5 ticks. Para ello efectúe la siguiente operación vectorial.

V (7,5 )=r8−r71 tick

V (8,5 )=r8−r71 tick

5.-Determine geométricamente la aceleración instantánea en el instante t=8 tick.



a (8 )=V (8,5 )−V (7,5)

1 tick

6.-Usando el mismo criterio que en los pasos 4 y 5, determine la aceleración en los instantes t=13 ticks y t=18 ticks.

7.-Compare la dirección de los vectores aceleración obtenidos con los vectores fuerza obtenidos en los mismos puntos.

8.-Determine la relación entre módulos del vector fuerza y el vector aceleración en cada instante considerado.

9.-Deteniendo θ como el ángulo entre los vectores F⃑ y a⃑ en cada instante, llene la siguiente tabla.

VI. CONCLUSIONES.

VII. BIBLIOGRAFIA:

Colegio de Ciencias y Humanidades Sur de la UNAMhttp://www.cch-sur.unam.mx/guias/experimentales/fisicaI.pdf

http://www.fisica-relatividad.com.ar/sistemas-inerciales/sistemas-inerciales

http://www.fisica-relatividad.com.ar/sistemas-inerciales/sistemas-inerciales

http://www.cch-sur.unam.mx/guias/experimentales/fisicaI.pdf

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