Este documento describe un experimento para verificar la segunda ley de Newton mediante la medición del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado de un carrito al que se le van agregando masas de forma incremental. Se realizan mediciones del tiempo y la velocidad del carrito para diferentes masas totales del sistema. Los datos se grafican y analizan para determinar la aceleración en función de la masa total y su inversa, lo que permite calcular el valor de la aceleración de la gravedad y compararlo con el valor teórico.

1. Universidad Nacional Autonoma de Honduras
UNAH-VS
Departamento de Fsica
Experimento No. 5
LF100
LEYES DE NEWTON
OBJETIVOS
Veri

2. car la segunda ley de Newton para el movimiento rectilneo.
APARATOS Y MATERIALES
Riel de aire, maquina soplante, carrito para riel, polea de precision, juego de accesorios, fuente de
potencia electrica regulable, dispositivo de disparo electromagnetico, interruptor doble, cables, 2 ba-
rreras fotoelectricas con contador digital, fuentes de potencia de 5 V, soportes, pinza de mesa, balanza,
escuadra (debe traer el estudiante).
TEORIA
1. LA SEGUNDA LEY DE NEWTON
La Segunda ley de Newton expresada en forma matematica es:
~F = m~a (1)
con ~F: vector de la fuerza resultante
m: masa acelerada
~a: vector aceleracion
Si se mantiene la fuerza aceleradora constante, por la segunda ley de Newton se espera que la
aceleracion sea inversamente a la masa acelerada:
a =
F
m
(2)
2. MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORMEMENTE ACELERADO
Porque no se puede medir la aceleracion directamente se usa el gra

3. co velocidad-tiempo para
determinar la aceleracion. Cuando la aceleracion es constante le relacion velocidad-tiempo es de
caracter lineal:
v = v0 + at donde v0 es la velocidad inicial (3)
por lo que la pendiente del gra

4. co v(t) es la aceleracion.
3. SISTEMA CARRITO-MASA COLGANDO
Se considerara un carrito de masa mc unido a una cuerda que pasa por una polea con una pesa
colgando libremente. El carrito se mueve horizontalmente sin friccion, y tanto la masa de la
cuerda como la friccion y masa de la polea son despreciables (Fig. 1).
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Experimento No. 5
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Figura 1: Sistema carrito en plano horizontal con pesa colgando libremente.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1. El riel de aire, el dispositivo de disparo electromagnetico, las barreras fotolectricas, mediciones
del tiempo y la velocidad: Ver la gua Movimiento rectilneo.
2. Mediciones de la velocidad en funcion del tiempo: Usar el dispositivo de disparo sin
horquilla de hule. Conectar el platillo (masa: 0.75 g) de pesas por el hilo de seda con el carri-
to poniendo ademas una pesa de masa 10 g en el platillo. Tomar mediciones de las posiciones
x = 40 cm, x = 60 cm, x = 80 cm y x = 100 cm. Se obtienen los respectivos td y t y llenando
la Tabla I se determinan los tiempos (t = td +
t
2
) y las velocidades v =
x
t
=
0:1 m
t
(0:1 m es
la longitud de la pantalla del carrito).
Obtener 4 series de mediciones mas como en el parrafo anterior cada vez aumentado la masa del
carrito en 100 g (poniendole una pesa de masa 50 g en cada lado).
Medir la masa del carrito con marco enchufable, pantalla y gancho enchufable utilizando la
balanza.
2

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Experimento No. 5
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Tabla I: Datos movimiento rectilneo uniformemente variado
1. Mc = mc
No. 1 2 3 4
x(m)
td(s)
t(s)
2. Mc = mc + 100
No. 1 2 3 4
x(m)
td(s)
t(s)
3. Mc = mc + 200
No. 1 2 3 4
x(m)
td(s)
t(s)
4. Mc = mc + 300
No. 1 2 3 4
x(m)
td(s)
t(s)
5. Mc = mc + 400
No. 1 2 3 4
x(m)
td(s)
t(s)
Masa del carrito mc = g
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CALCULOS Y ANALISIS DE RESULTADOS
1. Determinar los tiempos (t = td +
t
2
) y las velocidades (v =
0:1
t
) y llenar la Tabla II.
Tabla II: Movimiento rectilneo uniformemente variado
1. Mc = mc
No. 1 2 3 4
t(s)
v(m=s)
2. Mc = mc + 100
No. 1 2 3 4
t(s)
v(m=s)
3. Mc = mc + 200
No. 1 2 3 4
t(s)
v(m=s)
4. Mc = mc + 300
No. 1 2 3 4
t(s)
v(m=s)
5. Mc = mc + 400
No. 1 2 3 4
t(s)
v(m=s)
2. Gra

8. car las curvas v(t) para las cinco series en un solo papel milimetrado.
3. Obtener la aceleracion a correspondiente a cada una de las curvas y anotarlos en la Tabla III.
4. Llenar la Tabla III tomando en cuenta que la masa total del sistema, M es la masa del carrito,
las sobrecargas correspondiente y la de la pesa colgante.
5. Dibujar un gra

9. co de la aceleracion a del sistema en funcion de su masa M.
6. Dibujar en un tercer gra

10. co la aceleracion del sistema en funcion de 1=M.
7. Determinar la aceleracion de la gravedad utilizando resultados de la parte teorica as como las
aceleraciones medidas y las masas respectivas para cada serie.
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Tabla III
No. 1 2 3 4 5
a(m=s2)
M(kg)
M1(kg1)
g(m=s2)
gpromedio =
1
5
X5
i=1
gi =
gliteratura =
PREGUNTAS
1. Cual era la forma esperada del gra

12. co aceleracion vrs masa? Explicar.
2. Coincide la forma del gra

13. co a = f(M) con el esperado teoricamente?
3. Que se puede obtener de la pendiente del gra

14. co a = f(1=M)?
4. Deducir la expresion utilizada para el calculo de la aceleracion de la gravedad.
5. Comparar el valor promedio de la aceleracion de la gravedad con el valor literario. Esta dentro
de los lmites de error? Si no es as, enumerar posibles fuentes de error sistematico.
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