EXPERIMENTO A TRAVÉS DEL SISTEMA DE POLEAS. (Aplicando las Leyes de Newton)

Transcripción

1 República bolivariana de Venezuela Ministerio del poder popular para la educación universitaria Universidad nacional experimental de los llanos occidentales Ezequiel Zamora Guasdualito Distrito Alto Apure EXPERIMENTO A TRAVÉS DEL SISTEMA DE POLEAS (Aplicando las Leyes de Newton) PROF.: Ing. Yvan Gómez Junio, 2011 INTEGRANTES: 1. Cabello Stephani C.I.: Carrillo Aura C.I.: Reyes Edgar C.I.: Saavedra Javier C.I.: VI Semestre Licdo. Educación Matemáticas

2 Objetivo del experimento El objetivo primordial es verificar la segunda ley y tercera ley de Newton de la dinámica mediante un experimento sencillo que involucra un plano inclinado con respecto a la horizontal y dos masas unidas por una cuerda que pasa por una polea. Además observar la fuerza de roce que ejerce entre la masa2 sobre la rampla determinando µ y el trabajo que realiza referente a la masa1. Realización del experimento Materiales Tablillas de madera, martillo, clavos, lija, serrucho, tornillo, cuerda, juego geométrico, polea, anzuela, ladrillos pequeños, pego blanco, registrador digital de peso, cronometro. Procedimiento Realizamos un plano inclinado con la ayuda de las tablillas, serrucho, martillo y clavos, formando un ángulo de 41, seguidamente en su extremo superior se coloco una polea la cual tiene una función, que en ella pasara una cuerda; que sujeta en un extremo una carga de bloques (esta encima de la rampla)m2 y el otro extremo otra carga de bloque m1 que pasa por dicha polea; los bloques pequeños se pegaron con una mezcla de pego, haciendo una carga más pesada que la otra, lo que permite que la m2 ascienda por el plano inclinado realizando una fuerza de roce en una distancia recorrida al ejercer la fuerza involucrada en la m1 en un tiempo de 0.42 s. Significa entonces, según La Segunda ley de Newton nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. Además, La tercera ley, también conocida como principio de acción y reacción nos dice que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza sobre A otra acción igual y de sentido contrario.

3 EJERCICIO DE LA SEGUNDA Y TERCERA LEY DE NEWTON Enunciado: Una carga de bloques de m2=35 g, esta sobre un plano inclinado de 41 con respecto a la horizontal, unida al extremo con una cuerda que cuelga a la carga de bloque de m1=70g, que pasa por una polea. Determinar: µ y trabajo, sabiendo que la distancia recorrida de la m2 es 22,9 cm en un tiempo de 0,42 s. SOLUCION Datos: M1= 70 g, 70g x 1kg/1000g = 0.07kg. M2= 35g, 35g x 1kg/1000g = 0.035kg. T= 0,42s. D= 22.9cm 22.9 x 1m/ 100cm = 0,229m φ= 41 µ=? w=? Calculamos la aceleración: d= v.t +a.t 2 / 2 d= a.t 2 / 2 despejamos la aceleración, obtenemos: a= 2.d/t 2 a= 2(0,229) m/ (0,42s) 2 a= 2,6 m/s 2 Análisis de las componentes de la aceleración: En el eje de las x: Ax= a. cos 41 ax= 2,6. cos 41 ax= 1,96 m/s 2 En el eje de las y: Ay= a. sen 41 ay= 2, 6. m/s 2. sen 41 ay= 1,70 m/s 2 Diagrama de cuerpo libre Para la masa 1 Σfy= m1. ay ecuacion 1

4 T- p = m1. ay despejamos la tensión T= m.ay +P T= 0, 07 kg (1, 70 m/s 2 ) +0, 07 kg (9, 8 m/s 2 ) = 0,805 N Para la masa 2 Σfx= m. ay -m2. g + T. sen 41 + fr. sen41 ecuacion 2 Igualamos la ecuacion 2 con la ecuacion 1 -m2. g + T. sen 41 + fr. sen41 = m1. ay -0,035 kg. (9,8 m/s 2 )+ 0,805 kg m/s 2.sen 41 - fr.sen41 = 0,070 kg.m/s 2.1, 70-0,343 kg m/s 2.0,528 kg m/s 2 - fr. sen 41 = 0,119 kg. m/s 2 Despejamos la fr. (fuerza de roce) Fr= 0,119 kg m/s 2. -0,528 kg m/s 2 + 0,343 sen 41 fr= 0,1 N Calculamos µ Observamos que para calcular µ usamos la formula de la fuerza de roce : Fr= µ. N, Despejamos: µ=fr / N, pero no tenemos la normal (N) entonces resolvemos el debido calculo para la normal a través del siguiente análisis (fig. ): En el eje y: n- py =0 n= py py= 0,343 N. Sen 41 N= 0,225N µ= 0,1N/ 0,225 µ= 0,44 Calculo de W W= f.d.cosα W= m1.g.d. cosα W= 0, 07 kg. (9,8 m/s 2 ). 0,229m. cos 0 W= 0,157 J.

5 Conclusión Finalmente podemos decir que las leyes de newton se cumplen, en otras palabras, que la fuerza aplicada a un objeto es igual al producto de su masa por la aceleración que adquiere, siempre que la masa del objeto sea constante esto con respecto a la segunda ley de newton, ahora bien con la tercera ley de acción y reacción se dice que Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste ejerce sobre el primero una fuerza igual y de sentido opuesto. es el caso de la masa 1 que ejerce una fuerza a la masa 2, obviamente porque una pesa más que la otra, lo que hace que la m2 ascienda a la rampla hasta un punto que se regrese y a su vez se detenga, es por ello la interacción entre dos cuerpos siempre hay dos fuerzas presentes. Visto de otra forma, la m2 peso es una fuerza de acción y la fuerza de reacción. La fuerza de rozamiento es toda fuerza opuesta al movimiento, la cual se manifiesta en la superficie de contacto de dos cuerpos siempre que uno de ellos se mueva o tienda a moverse sobre otro en este caso es ejercida por el movimiento generado por la m1. El Coeficiente de rozamiento de un cuerpo sobre otro es la relación que existe entre la fuerza de rozamiento y la que actúa sobre la carga de bloques perpendicularmente a su plano de deslizamiento. Por su parte, el trabajo es una fuerza escalar producido solo cuando una fuerza mueve un cuerpo en su misma dirección proporcional a ello es ejercido por la masa 1 cuando genera movimiento a la masa 2.