Segunda ley de Newton

Transcripción

1 Segunda ley de Newton Fundamento La segunda ley de la mecánica de Newton se expesa matemáticamente. F = ext m a El sumatoio se efiee a las fuezas exteioes. En la páctica, dento de las fuezas exteioes que se pueden aplica al cuepo también estaán pesentes las fuezas de ozamiento. Si el sistema mecánico está fomado po dos masas enlazadas po una cueda, como en los casos que estudiaemos, se distinguen las fuezas exteioes al sistema y las llamadas inteioes, en este caso las tensiones de las cuedas. Si el sistema no se considea ideal habá también que tene en cuenta las fuezas de ozamiento e incluso la influencia de la polea. Las fuezas inteioes no poducen efecto en el movimiento del cento de masas del sistema, po lo que a efectos de la aceleación de éste, la influencia vendá dada po las fuezas exteioes y las de ozamiento. (1) En un caso ideal, la polea se considea de momento de inecia despeciable y también las fuezas de ozamiento, con lo que no es necesaio considea momentos y la ecuación de la dinámica de la otación, con lo que basta paa esolve el poblema la expesión matemática de la ley de Newton escita en la ecuación (1). En el expeimento que hacemos, intentamos compensa las fuezas de ozamiento dando una pequeña inclinación a la vía especto de la hoizontal y utilizamos una polea de momento de inecia pequeño y con poco ozamiento. Esto nos pemitiá que nuesto sistema mecánico se gobiene apoximadamente po la ecuación (1). Los componentes del sistema mecánico son un vagón de juguete que ueda po una vía, un potapesas y un juego de ocho pesas de 10 gamos cada una. En el expeimento se coloca pimeo sobe el potapesas una pesa de 10 gamos y las siete estantes sobe el vagón. Se hace una fotogafía y a pati de ella se detemina la aceleación del sistema. Luego se colocan en el potapesas dos pesas de 10 gamos y las seis estantes sobe el vagón, se fotogafía y se detemina la aceleación. El pocedimiento se epite pasando pesas desde el vagón al potapesas y midiendo la aceleación en cada caso. La masa total del sistema mecánico es constante. T N En la figua lateal se muesta un diagama de las fuezas. T P P p

2 Las fuezas exteioes son P p potapesas y pesas, P peso del vagón y pesas que lleve encima, N es la eacción o fueza con que la vía empuja al vagón. La suma vectoial de N y P es nula y las fuezas inteioes (tensiones) no afectan al movimiento geneal del sistema, po lo que de la ley de Newton: P p = m a P p es la vaiable que intoducimos al cambia las pesas del vagón al potapesas y a es la aceleación que se obtiene en cada caso. Puesto que m es constante, al epesenta el módulo de Pp fente al de la aceleación a, se debe obtene una línea ecta cuya pendiente m es la masa total del sistema. Fotogafías En esta fotogafía se obseva el dispositivo expeimental. El vagón lleva incopoada una vailla metálica delgada que sive de testigo, paa localiza sus distintas posiciones especto del tiempo.

3 Pimea medida: Potapesas + 10 g Intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s. Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m. Posicione s en la fotogafía en cm Tabla 1 eales en metos a 1 =

4 Segunda medida Potapesas + 20 g, intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s. Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m fotogafía en cm Tabla 2 a 2 =

5 Tecea medida Potapesas + 30 g, intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m fotogafía en cm Tabla 3 a 3 =

6 Cuata medida Potapesas + 40 g, intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m fotogafía en cm Tabla 4 a 4 =

7 Quinta medida Potapesas + 50 g, intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m fotogafía en cm Tabla 5 a 5 =

8 Sexta medida Potapesas + 70 g, intevalo ente dos posiciones sucesivas 0,101 s Valo eal del lado de cada cuadado del enejado 0,10 m fotogafía en cm Tabla 6 a 6 = Complete la Tabla 7 con los valoes de las aceleaciones a i y de P p que ha hallado anteiomente. La masa del potapesas es 11,3 gamos.

9 Tabla 7 Potapesas + pesas Pp en N Aceleació n en m/s Gaficas Repesente en el eje Y los valoes de la fueza P p y en el eje X las aceleaciones. Mida la pendiente de la ecta que coesponde a la masa constante del sistema. Teniendo en cuenta que la masa total del sistema, medido con una balanza es 0,257 kg, calcule el eo elativo cometido ε = 100% =