TALLER 2 SEGUNDA LEY DE NEWTON

Transcripción

1 TALLER SEGUNDA LEY DE NEWTON A. En un experienci de lbortorio se hló un crro dináico, con un fuerz F ejercid por un bnd de cucho estird ciert longitud. Luego se duplicó l fuerz, después se triplicó y finlente se cudruplicó (F, F, F, F respectivente). Se clculó l velocidd del crro cd segundo y sus vlores se considerron en l tbl Nº. Tbl Nº F t(s) F F F F,,,,8,,8 7, 9,, 7,,8,,8 9,, 9, 8 7,,, 8,8 7 8,,8,,. Reliz un gráfico de v contr t, cundo sobre el crro ctú un fuerz constnte F. Gráfico de v contr t cundo ctú un fuerz F Velocidd (c/s) Tiepo (s). Encuentr l celerción del crro, clculndo l pendiente de l curv. y x y x V t V t,,,, =, c/s. Reliz l gráfic de v contr t, pr ls fuerzs F, F y F.

2 Gráfico de V contr t cundo ctú un fuerz F Velocidd (c/s) Tiepo (s) Gráfico de V contr t cundo ctú un fuerz F Velocidd (c/s) 7 8 Tiepo (s) Gráfico de V contr t cundo ctú un fuerz F Velocidd (c/s) 7 8 Tiepo (s). Clcul en cd cso l celerción. y x y x V t V t,8,,,

3 =, c/s y x y x V t V t 7,,,, =, c/s y x y x V t V t 9,,8,8,8 =,8 c/s. Con los vlores de l celerción encontrds en los nuerles y, reliz un gráfico de celerción contr fuerz. F (d) F F F F (c/s ),,,,8 Gráfico de celerción contr fuerz Acelerción (c/s),,,,, Fuerz (d). Escribe l relción teátic que lig l celerción en función de l fuerz. Coo l gráfic vs F es un líne rect que ps por el origen, entonces ests dos vribles son directente proporcionles; es decir: F ; luego: K (constnte) F KF Toeos un vlor de y F pr hllr l constnte:

4 , K, Entonces: =,F = F 7. Expres est relción verblente. L celerción que experient el crro dináico es igul los seis quintos de l fuerz plicd. L experienci con el crro dináico continuó de l siguiente for: se ntuvo l fuerz constnte F y luego se fue increentndo l s del crro hst los vlores, y. Se clculó l velocidd del óvil cd segundo y se considerron los dtos en l tbl Nº. Tbl Nº t(s),,,8,,8,,, 7,,,,8 9,,8,,, 7,,8, 7,8 8,,, 8. Reliz un gráfico de v contr t pr l s. Gráfico de Velocidd contr tiepo pr l s Velocidd (c/s) Tiepo (s) 9. Clcul l pendiente y copr este vlor con l prier celerción encontrd en el nuerl. y x y x,8,, V t V t,

5 =, Est pendiente y l prier celerción hlld en el nuerl son igules.. Reliz los gráficos de v contr t pr ls ss, y. Gráfico de Velocidd contr tiepo pr l s Velocidd (c/s) Tiepo (s) Gráfico de Velocidd contr tiepo pr l s Velocidd (c/s) 7 8 Tiepo (s)

6 Gráfico de Velocidd contr tiepo pr l s Velocidd (c/s),,,,, 7 8 Tiepo (s). Encuentr ls celerciones pr cd cso. V t,,, =, c/s V t,,8,8 =,8 c/s V t,,, =, c/s. Con los vlores de ls celerciones encontrds en los nuerles 9 y, reliz un gráfico de contr. (c/s ),,,8, (g)

7 Gráfico de celerción contr tiepo celerción (c/s),,,,,,,, s (g). Qué tipo de curv obtuviste? Qué puedes inferir sobre l relción entre l celerción y l s? Se obtuvo un hipérbol. Entre l celerción y l s existe un relción inversente proporcionl.. Escribe l relción teátic que lig l celerción con l s.. K( cons tnte) K Entonces: Toeos dos vlores de y pr hllr l constnte: K = (,)() =, Entonces:,. Expres est últi relción verblente. L celerción que experient el crro dináic es igul doce sobre cinco veces su s.. Forul l segund ley de Newton prtir de los enuncidos en los nuerles 7 y. L celerción que experient un cuerpo cundo sobre él ctú un fuerz es directente proporcionl l fuerz e inversente proporcionl l s. 7

8 B. Contest ls siguientes pregunts:. En lgunos csos se define l s coo l cntidd de sustnci que posee un cuerpo. Qué crítics hrís est for de definir l s? Ms es l propiedd intrínsec de un cuerpo, que ide su inerci, es decir, l resistenci del cuerpo cbir su oviiento.. Qué vrición experient l celerción de un cuerpo, cundo l fuerz net que ctú sobre él:. se duplic. b. Se reduce l itd? Coo l celerción es directente proporcionl l fuerz, entonces cundo un de ests vribles vrí, l otr tbién lo hce en l is proporción; es decir: () (b) Si l fuerz se duplic, l celerción tbién se duplic. Si l fuerz se reduce l itd, l celerción tbién se reduce l itd.. Qué diferenci hy entre ls celerciones de dos cuerpos de ss y, cundo sobre ellos ctú l is fuerz?. Si = ; b. Si. =? F F = F = F = () F = F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = 8

9 ; es decir, l celerción de es l itd de l de. b. =? F F = F = F = F = () F = F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = ; es decir, l celerción de es el doble de l de.. En qué porcentje vrí l celerción de un cuerpo cundo su s se increent en un % y l fuerz pernece constnte? =? F F = F M F = () F = F () Dividiendo l expresión () entre l (): F F 9

10 ; es decir, l celerción se increent en un,7%.,7%. En qué porcentje vrí l celerción de un cuerpo, cundo su s se reduce en un % y l fuerz no vrí? =? F F = F M F = () F = F () Dividiendo l expresión () entre l (): F F ; es decir, l celerción se increent en un % (se duplic). %. L segund ley de Newton plnte que l celerción de un cuerpo está dirigid lo lrgo de l líne de cción de l fuerz resultnte. Signific esto que el cuerpo debe overse necesriente lo lrgo de l líne de cción de l fuerz resultnte? Un cuerpo no se ueve necesriente l lrgo de l líne de cción de l fuerz resultnte. 7. Observos en el nuerl nterior que el cuerpo no se ueve necesriente l lrgo de l líne de cción de l fuerz resultnte, por lo tnto pr describir l tryectori de un cuerpo, se deben tener en cuent dos crcterístics:. L fuerz resultnte que ctú sobre el cuerpo. b. Ls condiciones iniciles del oviiento. A prtir de ests crcterístics, explic el por qué de l tryectori de un cuerpo que se lnz verticlente hci rrib; del oviiento seiprbólico; del oviiento prbólico; del oviiento circulr unifore; del oviiento de un péndulo.

11 Moviiento verticl hci rrib: L tryectori es un líne rect verticl y el cuerpo es soetido l fuerz grvitcionl. Moviiento seiprbólico: L tryectori es un seiprábol, porque el cuerpo es lnzdo horizontlente desde ciert ltur cerc de l superficie terrestre y está soetido dos oviientos: uno horizontl unifore y otro verticl celerdo. Moviiento prbólico: L tryectori es un prábol, porque el cuerpo es lnzdo cerc de l superficie de l Tierr con un ángulo de inclinción respecto l suelo y está soetido dos oviientos: uno horizontl unifore y otro verticl celerdo. Moviiento Circulr unifore: L tryectori es un circunferenci. Moviiento de un péndulo: El oviiento es osciltorio, de un ldo otro, porque está influencido por l grvedd. 8. D tres ejeplos de oviientos, en los cules ls direcciones de los vectores velocidd, celerción y fuerz, lleven l is dirección. Moviiento de cíd libre Moviiento Unifore Moviiento uniforeente celerdo 9. D tres ejeplos de oviientos en los cules l dirección de l velocidd no coincid con l de l celerción y l fuerz resultnte. Moviiento Circulr Unifore Moviiento de proyectiles Moviiento seiprbólico. Sobre un cuerpo de s ctú un fuerz F, produciendo en él un celerción. Cuál será l celerción si:. L fuerz se triplic y l s pernece constnte. b. L fuerz pernece constnte y l s se triplic. c. L fuerz y l s se duplicn. d. L fuerz se duplic y l s se reduce l itd. e. L fuerz y l s se reducen l itd. Solución:. Coo l celerción es directente proporcionl l fuerz, entonces l celerción tbién se triplic. b. =? F F = F =

12 F = () F = F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = ; es decir, l celerción se reduce l tercer prte. c. =? F F = F = F = () F = F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = = ; es decir, l celerción pernece constnte. d. =? F F = F = / F = () F =

13 F F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = ; es decir, l celerción se cudruplic. e. =? F F = F / = / F = () F = F F = () Dividiendo l expresión () entre l (): F F = ; es decir, l celerción pernece constnte. C. Resuelve los siguientes probles:. Qué fuerz se debe ejercer sobre un cuerpo de kg de s pr que se celere rzón de, /s? F = = ( kg)(, /s ) F = N. Si sobre un cuerpo de 8 kg de s se ejercen fuerzs de N y N que forn entre sí un ángulo de 9º, clculr l fuerz resultnte que ctú sobre el cuerpo y l celerción que experient.

14 Fuerz Resultnte: coo son perpendiculres ls fuerzs, se hll edinte el Teore de Pitágors: F R F N N N F 9 F R = N Acelerción: F R = FR N 8kg =, /s. Sobre un cuerpo de kg de s, inicilente en reposo, ctú un fuerz de N, qué velocidd llevrá el cuerpo cundo h recorrido? Cálculo de l celerción: F N kg 8 s Cálculo de l velocidd: x = v v x = v v x v =,97 /s 8 s s. Si sobre un cuerpo ctú un fuerz de N, éste se celer rzón de 9 /s, cuánto se celerrá si l fuerz plicd fuer de N? Coo l celerción es directente proporcionl l Fuerz, entonces: N 9 /s N N s N 9 = /s

15 . Dos persons hln de un cuerpo de kg con fuerzs de N y N, clculr l celerción de l s si:. Ls fuerzs se ejercen horizontlente en el iso sentido. b. Ls fuerzs ctún horizontlente en sentido contrrio. c. Ls fuerzs forn entre sí un ángulo de º. Solución:. F R = F + F = N + N = N FR N kg = /s b. F R = F F = N N = N FR N kg = /s c. F F F cosº F R F R F N N N N cosº F R 7N F R =,8 N FR,8N kg =, /s En qué sentido deben ctur ls fuerzs pr que l celerción se:. Míni b. Máxi Respuests:. Ls fuerzs deben ctur en sentido contrrio. b. Ls fuerzs deben ctur en el iso sentido.