LABORATORIO N.2 LEYES DE NEWTON

 

 

LICENCIATURA EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL

 

 

 

FÍSICA MECÁNICA

 

 

 

 

GUÍA ELABORADA POR: 

DEBBIE LORENA CACHAYA VARGAS ID: 834688

ANDRES FELIPE OSORIO TRUJILLO ID:: 839104

LINA MARCELA MOSQUERA PEREZ ID:  832691

 

 

 

 

02-11-2022

GUÍA DESARROLLADA POR:

ANDREA VALENTINA DELGADO PEREZ ID: 836682

MARYURY RAMOS CUAJI ID: 828718

BLADY YURANI BELTRAN CHILLITO ID: 84016

 

LABORATORIO NUMERO 2:

 

 

TEMA: leyes de Newton

 

 

1.                 INTRODUCCIÓN

Las Leyes de Newton son los tres principios fundamentales sobre los que se sostiene la mecánica clásica, una de las ramas de la física. Fueron postulados por Isaac Newton en su obra (“Principios matemáticos de la filosofía natural”) de 1687. Este conjunto de leyes físicas revolucionó los conceptos básicos respecto al movimiento de los cuerpos que tenía la humanidad y sirven para describir el movimiento de los cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con velocidad constante), estas leyes son: Primera ley o ley de la inercia, segunda ley o ley fundamental de la dinámica, tercera ley o principio de acción y reacción.

 

 

2.        OBJETIVO

 

Conocer y aplicar las leyes de Newton (inercia, dinámica, acción y reacción) para la solución de problemas ocurridos en nuestra vida diaria

 

3.        MATERIALES Y REACTIVOS

 

v  Cubeta

v Agua

v Espacio aprox 30 metros

v Soga (de saltar u cualquier otra)

 

v Pelota

v Calculadora

v Cámara (para el registro)

v Transportador

4.        PREGUNTAS ORIENTADORAS

ü Si tenemos una cubeta con agua de 30 kg que esta va a ser llevada a una distancia de 30 metros y se le está aplicando una fuerza de 90 N a una velocidad de 0.83 m/s. ¿Cuál será el tiempo que se demorará?

ü Si una persona que pesa 75 kilos salta una soga de 2.50 metros a una velocidad de 1.30 m/s demorándose 1:30 minutos en terminar, ¿Cuál será la fuerza que está ejerciendo?

 

 

ü Si se deja caer una pelota de una altura de 2 metros a una posición de 90 grados sobre el suelo, con una fuerza de 0.12 N y cae a una velocidad de 0.28 m/s ¿Cuál es la masa de la pelota?

 

 

5.        DIAGRAMA METODOLÓGICO

·        Identificar que se está pidiendo hallar.

·        Buscar las fórmulas correspondientes y reemplazar

·        los datos para hallar los valores solicitados.

·        Tener en cuenta los materiales solicitados en cada ejercicio y representarlos de acuerdo a lo establecido.

·        Mostrar el procedimiento detallado de cada ejercicio realizado.

·        Tomar apuntes fotográficos a los ejercicios que harán.

DESARROLLO

·        Tomar apuntes fotográficos a los ejercicios que harán.

·        Mostrar el procedimiento detallado de cada ejercicio realizado.

ACTIVIDAD 1 (PONER FOTOS)

ACTIVIDAD 2 (PONER FOTOS)

ACTIVIDAD 3(PONER FOTOS)

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

 

 

ü Imágenes Google

 

ü Silvia Pina-Romero Doctora en Matemáticas

 

ü Editorial Etecé

 

ü Alfredo Enrique Oyola-García1,2

GUIA DE LABORATORIO LEYES DE NEWTON

NOMBRE DEL ALUMNO: YADIR LORENA TOLEDO PAJOY

ID: 845391             FECHA: 04 DE NOVIEMBRE DE 2022

OBJETIVO

Comprobar e interpretar experimentalmente las leyes de Newton, analizar el comportamiento de la aceleración en la segunda Ley de Newton y aplicar las leyes de Newton a diferentes fenómenos donde se presenta el movimiento para solución de problemas cotidianos.

MARCO TEÓRICO

Dinámica: La dinámica atiende las causas que provocan el movimiento de los cuerpos. 

Masa: La masa es la propiedad intrínseca de un cuerpo y se considera como la medida cuantitativa de la inercia es decir especifica cuanta resistencia muestra un objeto para cambiar su velocidad. La unidad del SI de masa es el kilogramo. Los experimentos muestran que mientras más grande sea la masa de un objeto, menos acelera el objeto bajo la acción de una fuerza aplicada conocida. Además, la masa es una cantidad escalar. La masa no se debe confundir con el peso pues son dos cantidades diferentes.

Peso: El peso de un objeto es igual a la magnitud de la fuerza gravitacional ejercida sobre el objeto y varía con la posición. Por ejemplo, una persona que pesa 801 N sobre la Tierra pesa sólo 133.5 N aproximadamente sobre la Luna. El peso se calcula w = mg, dónde w: es el peso(N), m: es la masa (Kg) y g: es la constante de gravedad y tiene un valor de 9,8 m/s².

Marco de referencia inercial:  El estudio de las fuerzas comienza al formar imágenes de algunas situaciones físicas que se involucran. La primera ley del movimiento de Newton, a veces llamada ley de la inercia, define un conjunto especial de marcos de referencia llamados marcos inerciales. Pensemos en un disco que está en la mesa de hockey de aire ubicada en el suelo, en este caso se observa desde un marco de referencia inercial; púes no hay interacciones del disco con cualquier otro objeto y se observa que tiene aceleración cero. Ahora si imaginamos que estamos en un tren en movimiento con velocidad constante, también se observa el disco desde un marco de referencia inercial. Cualquier marco de referencia que se mueve con velocidad constante en relación con un marco inercial es, también, un marco inercial.  

Primera ley del movimiento de Newton: En ausencia de fuerzas externas, y visto desde un marco de referencia inercial.  “Todo cuerpo se mantiene en reposo o en movimiento rectilíneo uniforme mientras no actué sobre él una fuerza externa que tienda a modificar su estado de equilibrio”. 

En otras palabras, cuando ninguna fuerza actúa sobre un objeto, la aceleración del objeto es cero.

Segunda ley de Newton:  L a aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza neta que actúa sobre él e inversamente proporcional a su masa:  a = F/m. Si se elige una constante de proporcionalidad, se relacionan masa, aceleración y fuerza tenemos el siguiente enunciado matemático de la segunda ley de Newton: F = m.a  

Tercera ley de Newton del movimiento: Siempre que un cuerpo ejerce una fuerza sobre un segundo cuerpo, el segundo cuerpo ejerce una fuerza de igual magnitud y dirección opuesta sobre el primero.  La fuerza que el cuerpo 1 ejerce sobre el cuerpo 2 se llama popularmente fuerza de acción, y la fuerza del cuerpo 2 sobre el objeto 1 se llama fuerza de reacción. Ver la figura 1.

 

MATERIALES Y REACTIVOS

1.       Hoja de papel.

2.       Un carro

3.       Tripie con varilla

4.       Trozo de hilo cáñamo.

5.       Globo.

6.       Cochecito de plástico 

7.       Aparato de las Leyes del movimiento. 

8.       Balanza.

9.       Marco de pesas.

10.    Regla graduada  

 

PROCEDIMIENTOS Y DIAGRAMA DE FLUJO PROCEDIMENTAL

Desarrollo experimental 

Experimento 1           

Primera ley de Newton 

a. Coloca una hoja de papel en el extremo de la mesa, como se ve en la figura 2.

b. En el otro extremo de la hoja coloca un carro de hall.

c. Jala el papel rápido evitando que se caiga el carro.

d. Observa y explica tus resultados con base en la primera Ley de Newton.

RTA:  Desarrollado el experimento se puede notar que el carro se mantiene en reposo (no se mueve), queda en el mismo sitio debido a que el objeto que recibe la fuerza es la hoja y no el carro.

Experimento 2

Primera y Tercera ley de Newton

a.       Coloca un par de péndulos simples, como se ve en la figura 3.

b.       Toma uno de ellos y aléjalo aproximadamente 15 cm, suéltalo de manera que golpee al otro y escribe tus observaciones.

RTA: Desarrollado el experimento se puede notar la primera ley de newton porque el péndulo que no se alejó estaba en reposo, es decir en su estado de equilibrio y fue golpeado por el otro, lo cual generó una aceleración quitando su estado en reposo, de la misma manera se puede evidenciar la tercera ley de Newton esto debido a la acción y reacción que tienen los péndulos al golpearse entre sí.

Experimento 3

Segunda ley de Newton

a.       Montar el aparato de la figura como se indica en el esquema.

 a.       Marca tres distancias a 50 cm, 100 cm y 150 cm.

b.        Coloca el deslizador en la primera marca.

c.       Coloca una pesa de 10 g en la porta pesa suspendida por el hilo.

d.       Enciende la compresora y suelta la pesa, con el fin de que el deslizador inicie movimiento, tomar el tiempo en que tarda en recorrer la distancia marcada.

e.       Repite el paso anterior agregando pesas de 10 g hasta llegar a 30 g. Las lecturas obtenidas regístralas en la tabla 1.  

f.        Realiza los cálculos que se te piden.

Experimento 4

a.                  Arma el dispositivo de la figura 5 e infla el globo.

b.                  Libera el carrito y escribe tus observaciones.

RTA: Al liberar el aire que tiene el globo lo que sucedió fue que el carro perdió su estado de equilibrio y adquirió una velocidad debido a la fuerza que estaba aplicando el aire

ANÁLISIS DE RESULTADOS

 Contesta las siguientes preguntas de acuerdo a los conceptos, principios fundamentales del tema y con base en los resultados experimentales observados. 

1.       Explica, ¿qué harías? para iniciar el movimiento de un cuerpo en reposo.

Aplicar sobre el cuerpo una fuerza para que obtenga una velocidad y así inicie su movimiento.   

2.       Define la inercia y explica de qué manera se puede cuantificar o medir.

Inercia: Propiedad de los cuerpos de mantener su estado de reposo o movimiento si no es por la acción de una fuerza

Medir: Se puede expresar matemáticamente cuando la sumatorias de fuerzas es igual a cero. 

1.       Explica de qué manera se puede acelerar un cuerpo en movimiento.

Ejerciendo sobre el cuerpo una fuerza mayor a la que lleva.   

1.       ¿Cómo varia la aceleración que tiene un cuerpo? Sí la fuerza aplicada, se duplica:

La aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza resultante. Así, si se duplica la fuerza, la aceleración se duplica

2.       ¿Cómo varia la aceleración que tiene un cuerpo? Sí la fuerza aplicada, disminuye a la mitad:

  De acuerdo a la segunda ley de newton y a la pregunta 4 la aceleración también disminuye.

3.       Describe tres ejemplos en donde apliques las Leyes de Newton.

PRIMERA LEY EJEMPLOS

1)    Una piedra en el suelo se encuentra en estado de reposo. Si nada la perturba, seguirá en reposo.

2)    Una bicicleta guardada hace cinco años en un desván sale de su estado de reposo cuando el niño decide usarla.

SEGUNDA LEY EJEMPLOS

1) Un auto necesita cierta cantidad de caballos de fuerza para poder circular en la carretera, es decir, necesita cierta fuerza para acelerar su masa.

2) Cuál es la velocidad que debe tener un helicóptero para sostenerse en el aire podría ser un ejemplo en el que se aplica la segunda ley.

TERCERA LEY EJEMPLOS

1)      Si una bola de billar golpea a otra, sobre la segunda se ejerce la misma fuerza que sobre la primera.

2)      Un hombre desinfla un globo; el globo empuja el aire hacia fuera con una fuerza igual a la que el aire le hace al globo. Es por esto que el globo se mueve de un lado hacia otro.

 

CONCLUSIONES

Con base en los objetivos de la práctica, en los experimentos realizados y fundamentos teóricos, escribe tus conclusiones haciendo las comparaciones necesarias en cada experimento.

·         De acuerdo con los experimentos realizados podemos decir que, si se cumple con los objetivos de la práctica puesto que estos permiten ver que, en ausencia de fuerzas, un cuerpo en descanso seguirá en descanso, y un cuerpo moviéndose a una velocidad constante en línea recta, lo continuará haciendo indefinidamente. Cuando se aplica una fuerza a un objeto este se acelera, la aceleración es en dirección a la fuerza y proporcional a su intensidad y es inversamente proporcional a la masa que se mueve. De la misma manera se pudo comprobar que las tres leyes de newton son muy importantes para analizar cómo hay fuerzas que actúan sobre otros cuerpos para que estos se muevan.

·         Por otro lado, de acuerdo a la vida cotidiana podemos ver estas leyes cuando explicamos el movimiento de los carros, las bicicletas y muchas cosas de nuestro alrededor, hasta para explicar nuestros propios movimientos, cuando corremos y saltamos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Física Universitaria, Sears, Zemansky y Young.  Editorial Addison Wesley. Sexta edición. 

 Física Moderna, H.E.White  Editorial Montaner y Simon. 

Física, conceptos y aplicaciones, Tippens. Editorial Mc Graw Hill. Quinta edición.

Física conceptual, Paul G. Hewitt. Editorial Addison Wesley.