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LABORATORIO DE FISICA
2 LEY DE NEWTON
MAICOL JULIAN PERAFAN
Código: 202060718
3 semestre
UNIVERSIDAD DEL VALLE SEDE YUMBO
FACULTAD INGENIERIA
TECNOLOGIA EN ELECTRONICA
YUMBO
2022
OBJETIVOS
Objetivo General
 Observar y analizar la dependencia de la aceleración de la fuerza
aplicada y de la masa de un cuerpo
Objetivos Específicos
 Determinar experimentalmente el cambio de la aceleración de un
cuerpo cuando se le aplica fuerzas de diferente magnitud si su masa
es constante
 Determinar experimentalmente el cambio de la aceleración de un
cuerpo cuando varía la masa si se le aplica una fuerza constante
 Construir la gráfica de la aceleración en función de la fuerza
 Construir la gráfica de la aceleración de un cuerpo en función de la
masa o inercia de un cuerpo
INTRODUCCION
El presente informe contiene la experiencia realizada acerca de la Segunda ley de Newton, por lo
cual vamos a experimentar que le sucede a un objeto o cuerpo que tiene una fuerza resultante
diferente de cero actuando sobre éste.
Esta ley nos dice que la fuerza aplicada a un cuerpo es igual al producto de la masa por la
aceleración y por lo tanto, a partir de esta segunda ley podemos observar que la aceleración de
un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él y esa aceleración
que experimenta el cuerpo es inversamente proporcional a su masa.
Es gracias al gran aporte que nos hizo Isaac Newton el físico y matemático británico, que en la
actualidad nosotros podemos realizar experiencias como la hecha en el laboratorio virtual para
poder observar la relación que hay entre la fuerza aplicada a un cuerpo con cierta cantidad de
masa y el cual adquiere aceleración.
FUNDAMENTOS TEORICOS
 Fuerza
En física clásica, la fuerza es un fenómeno que modifica el movimiento de un cuerpo (lo
acelera, frena, cambia de sentido, etc.) o bien deforma. La fuerza puede representarse
mediante vectores ya que posee magnitud y dirección.
 Diferencia entre Masa y Peso.
La masa y peso son propiedades diferentes, ya que la masa es una medida dela cantidad
de materia que posee un cuerpo mientras que el peso es una medida de la fuerza que es
causada sobre el cuerpo, por el campo gravitatorio del otro. Por lo tanto la masa de un
objeto de valor sea cual sea su ubicación que tenga sobre la superficie de la tierra.
Mientras que si el objeto se desplaza del ecuador al polo norte su peso aumentara
aproximadamente 0,5% a causa del aumento del campo gravitatorio terrestre en el polo.
 Aceleración.
La aceleración es una magnitud derivada vectorial que nos indica la variación de
velocidad por unidades de tiempo se representa por a. es un efecto combinado dé causas:
 El balance neto de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto- la magnitud es
directamente proporcional a esta fuerza neta resultante;
 La masa de un objeto, dependiendo de los materiales de los que está hecho, la
magnitud es inversamente proporcional a la masa del objeto.
 Inercia.
Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en estado de reposo relativo o
movimiento relativo. En pocas palabras es la resistencia que opone la materia al modificar
su estado de movimiento, incluyendo cambios en la velocidad o en la dirección delo
movimientos, como consecuencia un cuerpo conserva su estado de reposo relativo si no
hay fuerzas actuando sobre el que cambie su estado de movimiento.
 Primera ley de Newton o Ley de la Inercia.
“Todo cuerpo continua en su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta, no
muy lejos de las fuerzas impresas a cambiar su posición.”
Esta ley postula por tanto que un cuerpo no puede cambiar por si solo su estado inicial, ya
sea reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una
serie de fuerzas cuya resultante no sea nula. Newton toma en consideración, así, el que
los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción,
que los frena de forma progresiva, algo novedoso con respecto de concepciones
anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía
exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza pero nunca entendió como tal la
fricción.
En consecuencia un cuerpo se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme implica que
no existe ninguna fuerza externa neta o dicho de otra forma un cuerpo no se detiene de
forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En caso de los cuerpos en reposo, se
entiende que su velocidad es cero por lo que si esta cambia es porque sobre el cuerpo se
ha ejercido fuerza neta.
Por lo tanto la ley de newton establece que la equivalencia entre el estado de reposo y de
movimiento rectilíneo uniforme:
Ejemplo:
Supongamos un sistema de referencia S y otro S´ que se desplaza del primero con
respecto del primero a una velocidad constante. Si sobre una partícula en reposo el
sistema S´ no actúa una fuerza neta, su estado de movimiento no cambiara y
permanecerá en reposo respecto del sistema S.
La primera ley de newton se satisface en ambos sistemas de referencia. A estos sistemas
en los que se satisfacen las leyes de newton se les da el nombre de sistemas de
referencia inerciales. Ningún sistema inercial tiene preferencia sobre otro sistema inercial,
son equivalentes: este concepto constituye el principio de la relatividad de galileo o
newtiano.
∑ 𝐹 = 0 ↔
𝑑𝑣
𝑑𝑡
 Segunda Ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica.
“El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y
ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime”
Es importante destacar que Newton no tenía una única noción de fuerza: esta podía ser
fuerzas inerciales, fuerzas impresas o fuerzas centrípetas. En específico, de acuerdo a la
segunda ley, cualquier fuerza impresa es la causa de variación observable en el
movimiento de un objeto.
La segunda ley que propuso newton originalmente no hace una mención explícita a la
masa, aceleración o a la variación de la velocidad en el tiempo, sin embargo el cambio en
el movimiento es considerado como una forma de describir la variación en la <<cantidad
de movimiento>> que en su forma actual es una magnitud vectorial en términos modernos
el movimiento de un objeto esta descrito por su momentum (o momento).
P= mv, donde (m) es la masa del objeto y (v) su velocidad (esta es la forma aproximada
que se le encuentra en la mecánica clásica.) así que la segunda ley de Newton (o ley
fundamental de la dinámica) se puede postular en matemática como.
𝐹 =
𝑑𝑝
𝑑𝑡
Es decir, la fuerza que genera que genera el movimiento es directamente
proporcional al cambio del momentum en cada unidad de tiempo. De esta ecuación se
obtiene la unidad de medida de la fuerza en el sistema internacional de unidades, el
Newton:
1𝑁 = 1
𝑘𝑔 ∙ 𝑚
𝑠2
La segunda ley de newton solo es válida en sistema de referencias inerciales pero incluso
si el sistema de referencia no es inercial, se puede utilizar la misma ecuación incluyendo
las fuerzas ficticias (o fuerzas inerciales). Unidades y dimensiones de la fuerza:
Representación de sumatorio de las fuerzas. Aquí se está sumando dos veces la fuerza
N. La resultante (marcada con rojo) responde a la siguiente ecuación: 𝐹𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 =
𝐹1 + 2 ∙ 𝐹2 + 𝐹3
Hay que notar que cuando actúan múltiples fuerzas sobre un objeto, la segunda ley de
newton hace referencia a la fuerza neta que actúa sobre este. Por lo que el cambio en el
momentum de un objeto está dado por la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan
sobre él. Esto se conoce como el principio de superposición de fuerzas. Si k fuerzas
actúan sobre el mismo objeto, entonces la fuerza neta está dada por 𝐹 = ∑ 𝐹𝑖
𝐾
𝑖=1
En términos geométricos también se conoce como la regla del paralelogramo. Este
principio aparece incluido en los principios de Newton como corolario, después de la
tercera ley pero es requisito indispensable para la comprensión y aplicación de leyes, así
como para la caracterización vectorial de las fuerzas.
 Casos especiales.
Introduciendo la definición del momentum, como masa por velocidad, en la
segunda ley de Newton, se pueden reconocer dos casos importantes: cuando la
masa del objeto es constante y cuando varía.
 Masa constante
Si la masa del cuerpo se mantiene constante, entonces la segunda ley de
Newton implica que
𝐹 = 𝑚
𝑑𝑣
𝑑𝑡
= 𝑚𝑎
Es decir, la aceleración que adquiere un objeto es proporcional a la fuerza
neta aplicada sobre él, siendo la constante de proporcionalidad la masa
inercial del objeto. Como la fuerza y la aceleración son vectores, la segunda
ley implica que estos vectores son paralelos.
 Masa variable
Cuando la masa del objeto varia, entonces la segunda ley de Newton toma
forma
𝐹 = 𝑚
𝑑𝑣
𝑑𝑡
− 𝑣𝑟𝑒𝑙
𝑑𝑚
𝑑𝑡
Donde F es la fuerza neta sobre el objeto 𝑣𝑟𝑒𝑙 es la velocidad relativa de la
masa que está ingresando o escapando con respecto al centro de masas del
objeto, y V es la velocidad del objeto principal.
 Diagrama de Cuerpo Libre
Es una representación gráfica utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las
fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre, aunque lo correcto sería hablar de un diagrama
de fuerzas sobre un cuerpo libre o diagrama de fuerzas de un sistema aislado. Estos
diagramas son una herramienta para descubrir las fuerzas desconocidas que aparecen en
las ecuaciones del movimiento del cuerpo el diagrama facilita la identificación de las
fuerzas y momentos que deben tenerse en cuenta para la resolución del problema.
También se emplean para el análisis de las fuerzas internas que actúan en estructuras.
 Lo que hay que incluir.
El esquema del cuerpo debe llegar solo al nivel de detalle necesario.
Todas las fuerzas externas se representan mediante vectores etiquetados de forma
adecuada. Las flechas indican la dirección y la magnitud de las fuerzas, y en la
medida de lo posible, deberían situarse en el punto en el que se aplican.
Solo se deben incluir las fuerzas que actúan sobre el objeto, ya sean de
rozamiento, gravitatorias, normales, de arrastre o de contacto. Cuando se trabaja
con un sistema de referencia no inercial, es apropiado incluir fuerzas ficticias como
la centrifuga.
 Figura 1
 Figura 2
 Figura 3
PARTE EXPERIMENTAL.
Esta práctica la haremos mediante una plataforma virtual esta plataforma nos permite ver
el movimiento de un cuerpo cuando se le aplica diferentes fuerzas y cuando se varia la
masa del cuerpo donde analizaremos el movimiento en una sola dimensión de un cuerpo
que se le aplica una fuerza, en este caso a lo largo de eje x. En una segunda parte
analizaremos la dependencia de la aceleración del sistema con la masa, cuando la fuerza
aplicada es constante.
 Procedimiento.
 El siguiente link nos conduce a la plataforma que vamos a utilizar:
https://www.thephysicsaviary.com/Physics/Programs/Labs/NewtonsLawLab/
 Parte 1: Masa constante:1000g
1. La plataforma nos muestra un cuerpo sobre un riel de aire, lo que implica
la no existencia de rozamiento. Se une a él una masa con un cordel que
pasa por una polea.
2. Haga clic en “masa” y seleccione una masa de 1000g como masa
constante para el cuerpo deslizante.
3. Ahora vamos a variar la masa colgante según dice la tabla. El peso de
esta masa es la que hace acelerar nuestro cuerpo de masa constante.
4. La simulación nos proporciona el tiempo que tardo desde el reposo
hasta 5 distancias diferentes.
5. Vamos a variar la masa, la cual nos proporciona la fuerza, 6 veces.
6. Llene las tablas correspondientes.
ANALISIS
Parte 1
 La aceleración experimental la calculamos a partir de la ecuación del
movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
Teniendo en cuenta que parte del reposo despeje a aceleración
 Calcule la aceleración experimental para cada tabla (de la 1 a la 6)
 Calcule la fuerza aplicada en cada tabla (de la 1 a la 6) La fuerza es el
peso correspondiente a cada masa que se cuelga.
w=mg
Recuerde que la masa debe estar en kilogramos para que la fuerza
quede expresada en Newton (N), unidad de fuerza en el sistema
internacional.
TABLA 1
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0cm 0ms 0m/s
20cm 2050 0,095 m/s2
40cm 2880 0,096m/s2
60cm 3461 0,1m/s2
80cm 4106 0,09m/s2
100cm 4532 0,097m/s2
Tabla 1 m = 10g
ANALISIS TABLA 1
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,05𝑠)
(2,05𝑠)2 = 0,095𝑚/𝑠2
Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración
(m/s2)
0m 0s 0m/s
0,2m 2,05s 0,095 m/s2
0,4m 2,88s 0,096m/s2
0,6m 3,46s 0,1m/s2
0,8m 4,11s 0,09m/s2
1m 4,53s 0,097m/s2
Aceleración promedio 0,0956m/s2
Tabla 1 m=10
 Fuerza(N)
10g=0,01kg m=0,01kg W=m.g g = 9,8m/s2
𝐹 = (0,01𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,098𝑁
TABLA 2
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 942 0,45m/s2
40 1320 0,47m/s2
60 1581 0,48m/s2
80 1864 0,46m/s2
100 2092 0,45m/s2
Tabla 2 m = 50g
ANALISIS TABLA 2
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,94𝑠)
(0,94𝑠)2 = 0,45𝑚/𝑠2
 Distancia
(m)
Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,94 0,45m/s2
0,4 1,3 0,47m/s2
0,6 1,58 0,48m/s2
0,8 1,86 0,46m/s2
1 2,09 0,45m/s2
Aceleración Promedio 0,462m/s2
Tabla 2 m = 50g
 Fuerza(N)
50g=0,05kg m=0,05kg w=mg g =9,8m/s2
𝐹 = (0,05𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,49𝑁
TABLA 3
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 681 0,86m/s2
40 957 0,87m/s2
60 1167 0,89m/s2
80 1319 0,94m/s2
100 1510 0,71m/s2
Tabla 3 m = 100g
ANALISIS TABLA 3
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,68𝑠)
(0,68𝑠)2 = 0,86𝑚/𝑠2
Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,68 0,86m/s2
0,4 0,96 0,87m/s2
0,6 1,16 0,89m/s2
0,8 1,3 0,94m/s2
1 1,5 0,71m/s2
Aceleración Promedio 0,854m/s2
Tabla 3 m = 100g
 Fuerza(N)
100g=0,1kg m=0,1kg w=mg g = 9,8m/s2
𝐹 = (0,1𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,98𝑁
TABLA 4
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 501 1,6m/s2
40 698 1,78m/s2
60 859 1,62m/s2
80 978 1,67m/s2
100 1105 1,65m/s2
Tabla 4 m = 200g
ANALISIS TABLA 4
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,5𝑠)
(0,5𝑠)2 = 1,6𝑚/𝑠2

Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,5 1,6m/s2
0,4 0,67 1,78m/s2
0,6 0,86 1,62m/s2
0,8 0,98 1,67m/s2
1 1,1 1,65m/s2
Aceleración Promedio 1,664m/s2
Tabla 4 m = 200g
 Fuerza(N)
200g=0,2kg m=0,2kg w=mg g= 9,8m/s2
𝐹 = (0,2𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 1,96𝑁
TABLA 5
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 416 2,27m/s2
40 588 2,2m/s2
60 721 2,31m/s2
80 846 2,21m/s2
100 924 1,89m/s2
Tabla 5 m = 300g
ANALISIS TABLA 5
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,42𝑠)
(0,42𝑠)2 = 2,27𝑚/𝑠2

 Distancia
(m)
Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,42 2,27m/s2
0,4 0,6 2,2m/s2
0,6 0,72 2,31m/s2
0,8 0,85 2,21m/s2
1 0,92 1,89m/s2
Aceleración Promedio 2,176m/s2
Tabla 5 m = 300g
 Fuerza(N)
300g=0,3kg m=0,3kg w=mg g= 9,8m/s2
𝐹 = (0,3𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 2,94𝑁
TABLA 6
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 345 3,46m/s2
40 498 3,2m/s2
60 604 3,3m/s2
80 709 3,26m/s2
100 788 3,20m/s2
Tabla 6 m = 500g
ANALISIS TABLA 6
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,34𝑠)
(0,34𝑠)2 = 3,46𝑚/𝑠2

 Distancia
(m)
Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,34 3,46m/s2
0,4 0,5 3,2m/s2
0,6 0,6 3,3m/s2
0,8 0,7 3,26m/s2
1 0,79 3,20m/s2
Aceleración Promedio 3,284m/s2
Tabla 6 m = 500g
 Fuerza(N)
500g=0,5kg m=0,5kg w=mg g= 9,8m/s2
𝐹 = (0,5𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 4,9𝑁
ANALISIS GENERAL DE TABLA 1 A LA 6
 Ahora organice una nueva tabla, donde ponemos la aceleración promedio de
cada una de las tablas y la fuerza aplicada en Newton.
Aceleración(m/s2) Fuerza(N)
0,956 0,098
0,462 0,49
0,854 0,98
1,664 1,96
2,176 2,94
3,284 4,9.
 Haga gráfica de aceleración versus fuerza (para las 6 nuevas tablas)
 Dígale al programa que le presente los puntos (gráfica de dispersión) y
haga un ajuste adecuado
 Muestre la ecuación de la gráfica
 ¿Qué representa la pendiente?
La pendiente representa cómo se comporta la fuerza(N) cuando la aceleración
aumenta por lo tanto entre más aceleración más fuerza(N) que depende también
de la masa.
 Calcule el error relativo porcentual de lo que representa la pendiente y el
parámetro constante de la primera parte.
y = 1,4675x - 0,1654
-1
0
1
2
3
4
5
6
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
Aceleracion(m/s2) vs Neuton(N)
Aceleracion (m/s2)
 Parte 2: Fuerza Constante: 0.098N
1. Ahora vamos a variar la masa del cuerpo 6 veces, manteniendo la fuerza constante.
Esta fuerza corresponde al peso de una masa de 10g.
2. Repita los mismos pasos de la parte 1
3. Llene las tablas correspondientes.
TABLA 7
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0
20 673
40 946
60 1180
80 1353
100 1475
Tabla 7 M = 100g
ANALISIS TABLA 7
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,67𝑠)
(0,67𝑠)2 = 0,89𝑚/𝑠2
Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 0,67 0,89m/s2
0,4 0,94 0,90m/s2
0,6 1,18 0,86m/s2
0,8 1,35 0,88m/s2
1 1,47 0,92m/s2
Aceleración Promedio 0,89m/s2
Tabla 7 M = 100g
TABLA 8
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
20 1104 0,33m/s2
40 1583 0,32m/s2
60 1922 0,33m/s2
80 2241 0,32m/s2
100 2531 0,31m/s2
Tabla 8 M = 300g
ANALISIS TABLA 8
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,1𝑠)
(1,1𝑠)2 = 0,33𝑚/𝑠2
Tabla 8 M = 300g
Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración
(m/s)
0 0 0m/s2
0,2 1,1 0,33m/s2
0,4 1,58 0,32m/s2
0,6 1,92 0,33m/s2
0,8 2,24 0,32m/s2
1 2,53 0,31m/s2
Aceleración Promedio 0,322
TABLA 9
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
20 1558 0,164m/s2
40 2221 0,162m/s2
60 2784 0,15m/s2
80 3164 0,16m/s2
100 3473 0,166
Tabla 9 M = 600g
ANALISIS TABLA 9
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,56𝑠)
(1,56𝑠)2 = 0,164𝑚/𝑠2
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
0,2 1,56 0,164m/s2
0,4 2,22 0,162m/s2
0,6 2,78 0,15m/s2
0,8 3,16 0,16m/s2
1 3,47 0,166
Aceleración Promedio 0,160m/s2
Tabla 9 M = 600g
TABLA 10
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
20 1892 0,11m/s2
40 2746 0,10m/s2
60 3301 0,11m/s2
80 3912 0,10m/s2
100 4374 0,10m/s2
Tabla 10 M = 900g
ANALISIS TABLA 10
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,89𝑠)
(1,89𝑠)2 = 0,11𝑚/𝑠2
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
0,2 1,89 0,11m/s2
0,4 2,74 0,10m/s2
0,6 3,30 0,11m/s2
0,8 3,91 0,10m/s2
1 4,37 0,10m/s2
Aceleración Promedio 0,10m/s2
Tabla 10 M = 900g
TABLA 11
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
20 2487 0,064m/s2
40 3490 0,065m/s2
60 4361 0,063m/s2
80 4895 0,066m/s2
100 5636 0,063m/s2
Tabla 11 M = 1500g
ANALISIS TABLA 11
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,49𝑠)
(2,49𝑠)2 = 0,064𝑚/𝑠2
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
0,2 2,49 0,064m/s2
0,4 3,49 0,065m/s2
0,6 4,36 0,063m/s2
0,8 4,89 0,066m/s2
1 5,63 0,063m/s2
Aceleración Promedio 0,064m/s2
TABLA 12
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
20 2828 0,049m/s2
40 4049 0,048m/s2
60 5028 0,047m/s2
80 5711 0,049mS2
100 6353 0,049mS2
Tabla 12 M = 2000g
ANALISIS TABLA 12
 Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)
 Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
 Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas.
𝑎 =
2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡
𝑡2
 𝑎 =
2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,83𝑠)
(2,83𝑠)2 = 0,049𝑚/𝑠2
Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración
(m/s)
0 0 0
0,2 2,83 0,049m/s2
0,4 4,05 0,048m/s2
0,6 5,03 0,047m/s2
0,8 5,71 0,049mS2
1 6,35 0,049mS2
Aceleración Promedio 0,048m/s2
Tabla 12 M = 2000g
Parte 2
 La aceleración experimental la calculamos a partir de la ecuación del
movimiento uniforme acelerado:
𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 +
1
2
𝑎𝑡2
Teniendo en cuenta que parte del reposo despeje a aceleración
 Calcule la aceleración experimental para cada tabla (de la 7 a la 12)
 Ahora organice unas nuevas tablas. Aceleración experimental, Masa e
inverso de la masa.
Aceleración(m/s2) Masa(kg) 1 / M
0,89 0,1 0,89
0,322 0,3 0,322
0,160 0,6 0,160
0,10 0,9 0,10
0,064 1,5 0,064
0,048 2 0,048
 Haga gráfica de aceleración versus el inverso de la masa del cuerpo
deslizante (para las 6 nuevas tablas)
 Dígale al programa que le presente los puntos y haga un ajuste adecuado
 Muestre la ecuación de la gráfica
y = -1,6589x + 1,338
-0,5
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Aceleracion vs 1/M
Aceleracio(m/s2)
1/M
 ¿Qué representa la pendiente?
Representa una cantidad llamada tirón.
 Calcule el error relativo porcentual de lo que representa la pendiente y el
parámetro constante de la segunda parte.
Preguntas de análisis tomadas del libro Física Conceptual de P. Hewitt
1. Si se dice que una cantidad es directamente proporcional a otra.
¿Quiere decir que son iguales entre sí? Explícalo en forma breve,
usando masa y peso en un ejemplo.
No quiere decir que sean iguales, sino que una depende de la otra, de
forma que si una aumenta o disminuye, la otra también en la misma
proporción.
Por ejemplo, si tenemos una masa de 20 (kg), pasado a peso serían
200 (N), Si la masa aumenta a 21 (kg), serían 210 (N) y así.
2. Si la fuerza neta que actúa sobre un bloque que se desliza aumenta al triple,
¿Cuánto aumentará su aceleración?
La aceleración nueva es tres veces más que la aceleración anterior. Es decir, que al
triplicar la Fuerza, triplicamos la aceleración.
3. Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple, mientras se
le aplica una fuerza neta constante, ¿cuánto disminuye la
aceleración?
La aceleración nueva es tres veces más que la aceleración anterior.
Es decir, que al triplicar la Fuerza, triplicamos la aceleración
4. Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple y al mismo
tiempo la fuerza neta aumenta al triple, ¿cómo se compara la
aceleración que resulta con la aceleración original?
F = m a
F = 3
m = 1
a = ?
a = F / m = 3 / 1 = 3 (aumenta el triple)
Si la masa de un bloque que se desliza aumenta el triple, mientras se
le aplica una fuerza neta constante ¿cuánto aumentará su
aclaración?
F = m a
F = 3
m = 3
a = ?
a = F / m = 3 / 3 = 1 (Se mantienen igual a 1)
Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple, y al mismo
tiempo la fuerza neta aumenta al triple ¿cómo se compara la
aceleración que resulta con la aceleración original?
F = m a
F = 1
m = 3
a = ?
a = F / m = 1 / 3 = 1 / 3 (al aumentar la F disminuye a 1/ 3 la
aceleración)
5. ¿Cómo se compara la dirección de la aceleración con la de la fuerza
neta que la produce?
La ecuación F = m a es una relación entre dos vectores, fuerza y
aceleración.
Siendo la masa una cantidad positiva, la fuerza y la aceleración son
vectores de igual dirección y sentido, con sus módulos proporcionales.
BIBLIOGRAFIA
 https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza
 https://es.wikipedia.org/wiki/Diferencias_entre_masa_y_peso
 https://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n
 https://es.wikipedia.org/wiki/Inercia
 https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton
 https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_cuerpo_libre
 https://cursosonlineweb.com/diagrama-de-cuerpo-libre.html
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  • 1. LABORATORIO DE FISICA 2 LEY DE NEWTON MAICOL JULIAN PERAFAN Código: 202060718 3 semestre UNIVERSIDAD DEL VALLE SEDE YUMBO FACULTAD INGENIERIA TECNOLOGIA EN ELECTRONICA YUMBO 2022
  • 2. OBJETIVOS Objetivo General  Observar y analizar la dependencia de la aceleración de la fuerza aplicada y de la masa de un cuerpo Objetivos Específicos  Determinar experimentalmente el cambio de la aceleración de un cuerpo cuando se le aplica fuerzas de diferente magnitud si su masa es constante  Determinar experimentalmente el cambio de la aceleración de un cuerpo cuando varía la masa si se le aplica una fuerza constante  Construir la gráfica de la aceleración en función de la fuerza  Construir la gráfica de la aceleración de un cuerpo en función de la masa o inercia de un cuerpo INTRODUCCION El presente informe contiene la experiencia realizada acerca de la Segunda ley de Newton, por lo cual vamos a experimentar que le sucede a un objeto o cuerpo que tiene una fuerza resultante diferente de cero actuando sobre éste. Esta ley nos dice que la fuerza aplicada a un cuerpo es igual al producto de la masa por la aceleración y por lo tanto, a partir de esta segunda ley podemos observar que la aceleración de un objeto es directamente proporcional a la fuerza resultante que actúa sobre él y esa aceleración que experimenta el cuerpo es inversamente proporcional a su masa. Es gracias al gran aporte que nos hizo Isaac Newton el físico y matemático británico, que en la actualidad nosotros podemos realizar experiencias como la hecha en el laboratorio virtual para poder observar la relación que hay entre la fuerza aplicada a un cuerpo con cierta cantidad de masa y el cual adquiere aceleración. FUNDAMENTOS TEORICOS  Fuerza En física clásica, la fuerza es un fenómeno que modifica el movimiento de un cuerpo (lo acelera, frena, cambia de sentido, etc.) o bien deforma. La fuerza puede representarse mediante vectores ya que posee magnitud y dirección.  Diferencia entre Masa y Peso. La masa y peso son propiedades diferentes, ya que la masa es una medida dela cantidad de materia que posee un cuerpo mientras que el peso es una medida de la fuerza que es causada sobre el cuerpo, por el campo gravitatorio del otro. Por lo tanto la masa de un objeto de valor sea cual sea su ubicación que tenga sobre la superficie de la tierra. Mientras que si el objeto se desplaza del ecuador al polo norte su peso aumentara aproximadamente 0,5% a causa del aumento del campo gravitatorio terrestre en el polo.  Aceleración. La aceleración es una magnitud derivada vectorial que nos indica la variación de velocidad por unidades de tiempo se representa por a. es un efecto combinado dé causas:
  • 3.  El balance neto de todas las fuerzas que actúan sobre el objeto- la magnitud es directamente proporcional a esta fuerza neta resultante;  La masa de un objeto, dependiendo de los materiales de los que está hecho, la magnitud es inversamente proporcional a la masa del objeto.  Inercia. Es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en estado de reposo relativo o movimiento relativo. En pocas palabras es la resistencia que opone la materia al modificar su estado de movimiento, incluyendo cambios en la velocidad o en la dirección delo movimientos, como consecuencia un cuerpo conserva su estado de reposo relativo si no hay fuerzas actuando sobre el que cambie su estado de movimiento.  Primera ley de Newton o Ley de la Inercia. “Todo cuerpo continua en su estado de reposo o movimiento uniforme en línea recta, no muy lejos de las fuerzas impresas a cambiar su posición.” Esta ley postula por tanto que un cuerpo no puede cambiar por si solo su estado inicial, ya sea reposo o en movimiento rectilíneo uniforme, a menos que se aplique una fuerza o una serie de fuerzas cuya resultante no sea nula. Newton toma en consideración, así, el que los cuerpos en movimiento están sometidos constantemente a fuerzas de roce o fricción, que los frena de forma progresiva, algo novedoso con respecto de concepciones anteriores que entendían que el movimiento o la detención de un cuerpo se debía exclusivamente a si se ejercía sobre ellos una fuerza pero nunca entendió como tal la fricción. En consecuencia un cuerpo se desplaza con movimiento rectilíneo uniforme implica que no existe ninguna fuerza externa neta o dicho de otra forma un cuerpo no se detiene de forma natural si no se aplica una fuerza sobre él. En caso de los cuerpos en reposo, se entiende que su velocidad es cero por lo que si esta cambia es porque sobre el cuerpo se ha ejercido fuerza neta. Por lo tanto la ley de newton establece que la equivalencia entre el estado de reposo y de movimiento rectilíneo uniforme: Ejemplo: Supongamos un sistema de referencia S y otro S´ que se desplaza del primero con respecto del primero a una velocidad constante. Si sobre una partícula en reposo el sistema S´ no actúa una fuerza neta, su estado de movimiento no cambiara y permanecerá en reposo respecto del sistema S. La primera ley de newton se satisface en ambos sistemas de referencia. A estos sistemas en los que se satisfacen las leyes de newton se les da el nombre de sistemas de referencia inerciales. Ningún sistema inercial tiene preferencia sobre otro sistema inercial, son equivalentes: este concepto constituye el principio de la relatividad de galileo o newtiano. ∑ 𝐹 = 0 ↔ 𝑑𝑣 𝑑𝑡
  • 4.  Segunda Ley de Newton o Ley Fundamental de la Dinámica. “El cambio de movimiento es directamente proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime” Es importante destacar que Newton no tenía una única noción de fuerza: esta podía ser fuerzas inerciales, fuerzas impresas o fuerzas centrípetas. En específico, de acuerdo a la segunda ley, cualquier fuerza impresa es la causa de variación observable en el movimiento de un objeto. La segunda ley que propuso newton originalmente no hace una mención explícita a la masa, aceleración o a la variación de la velocidad en el tiempo, sin embargo el cambio en el movimiento es considerado como una forma de describir la variación en la <<cantidad de movimiento>> que en su forma actual es una magnitud vectorial en términos modernos el movimiento de un objeto esta descrito por su momentum (o momento). P= mv, donde (m) es la masa del objeto y (v) su velocidad (esta es la forma aproximada que se le encuentra en la mecánica clásica.) así que la segunda ley de Newton (o ley fundamental de la dinámica) se puede postular en matemática como. 𝐹 = 𝑑𝑝 𝑑𝑡 Es decir, la fuerza que genera que genera el movimiento es directamente proporcional al cambio del momentum en cada unidad de tiempo. De esta ecuación se obtiene la unidad de medida de la fuerza en el sistema internacional de unidades, el Newton: 1𝑁 = 1 𝑘𝑔 ∙ 𝑚 𝑠2 La segunda ley de newton solo es válida en sistema de referencias inerciales pero incluso si el sistema de referencia no es inercial, se puede utilizar la misma ecuación incluyendo las fuerzas ficticias (o fuerzas inerciales). Unidades y dimensiones de la fuerza: Representación de sumatorio de las fuerzas. Aquí se está sumando dos veces la fuerza N. La resultante (marcada con rojo) responde a la siguiente ecuación: 𝐹𝑟𝑒𝑠𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 = 𝐹1 + 2 ∙ 𝐹2 + 𝐹3
  • 5. Hay que notar que cuando actúan múltiples fuerzas sobre un objeto, la segunda ley de newton hace referencia a la fuerza neta que actúa sobre este. Por lo que el cambio en el momentum de un objeto está dado por la suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre él. Esto se conoce como el principio de superposición de fuerzas. Si k fuerzas actúan sobre el mismo objeto, entonces la fuerza neta está dada por 𝐹 = ∑ 𝐹𝑖 𝐾 𝑖=1 En términos geométricos también se conoce como la regla del paralelogramo. Este principio aparece incluido en los principios de Newton como corolario, después de la tercera ley pero es requisito indispensable para la comprensión y aplicación de leyes, así como para la caracterización vectorial de las fuerzas.  Casos especiales. Introduciendo la definición del momentum, como masa por velocidad, en la segunda ley de Newton, se pueden reconocer dos casos importantes: cuando la masa del objeto es constante y cuando varía.  Masa constante Si la masa del cuerpo se mantiene constante, entonces la segunda ley de Newton implica que 𝐹 = 𝑚 𝑑𝑣 𝑑𝑡 = 𝑚𝑎 Es decir, la aceleración que adquiere un objeto es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre él, siendo la constante de proporcionalidad la masa inercial del objeto. Como la fuerza y la aceleración son vectores, la segunda ley implica que estos vectores son paralelos.  Masa variable Cuando la masa del objeto varia, entonces la segunda ley de Newton toma forma 𝐹 = 𝑚 𝑑𝑣 𝑑𝑡 − 𝑣𝑟𝑒𝑙 𝑑𝑚 𝑑𝑡 Donde F es la fuerza neta sobre el objeto 𝑣𝑟𝑒𝑙 es la velocidad relativa de la masa que está ingresando o escapando con respecto al centro de masas del objeto, y V es la velocidad del objeto principal.  Diagrama de Cuerpo Libre Es una representación gráfica utilizada a menudo por físicos e ingenieros para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre, aunque lo correcto sería hablar de un diagrama de fuerzas sobre un cuerpo libre o diagrama de fuerzas de un sistema aislado. Estos diagramas son una herramienta para descubrir las fuerzas desconocidas que aparecen en las ecuaciones del movimiento del cuerpo el diagrama facilita la identificación de las fuerzas y momentos que deben tenerse en cuenta para la resolución del problema. También se emplean para el análisis de las fuerzas internas que actúan en estructuras.  Lo que hay que incluir. El esquema del cuerpo debe llegar solo al nivel de detalle necesario. Todas las fuerzas externas se representan mediante vectores etiquetados de forma adecuada. Las flechas indican la dirección y la magnitud de las fuerzas, y en la medida de lo posible, deberían situarse en el punto en el que se aplican. Solo se deben incluir las fuerzas que actúan sobre el objeto, ya sean de rozamiento, gravitatorias, normales, de arrastre o de contacto. Cuando se trabaja con un sistema de referencia no inercial, es apropiado incluir fuerzas ficticias como
  • 6. la centrifuga.  Figura 1  Figura 2
  • 8. PARTE EXPERIMENTAL. Esta práctica la haremos mediante una plataforma virtual esta plataforma nos permite ver el movimiento de un cuerpo cuando se le aplica diferentes fuerzas y cuando se varia la masa del cuerpo donde analizaremos el movimiento en una sola dimensión de un cuerpo que se le aplica una fuerza, en este caso a lo largo de eje x. En una segunda parte analizaremos la dependencia de la aceleración del sistema con la masa, cuando la fuerza aplicada es constante.  Procedimiento.
  • 9.  El siguiente link nos conduce a la plataforma que vamos a utilizar: https://www.thephysicsaviary.com/Physics/Programs/Labs/NewtonsLawLab/  Parte 1: Masa constante:1000g 1. La plataforma nos muestra un cuerpo sobre un riel de aire, lo que implica la no existencia de rozamiento. Se une a él una masa con un cordel que pasa por una polea. 2. Haga clic en “masa” y seleccione una masa de 1000g como masa constante para el cuerpo deslizante. 3. Ahora vamos a variar la masa colgante según dice la tabla. El peso de esta masa es la que hace acelerar nuestro cuerpo de masa constante. 4. La simulación nos proporciona el tiempo que tardo desde el reposo hasta 5 distancias diferentes. 5. Vamos a variar la masa, la cual nos proporciona la fuerza, 6 veces. 6. Llene las tablas correspondientes.
  • 10. ANALISIS Parte 1  La aceleración experimental la calculamos a partir de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2 Teniendo en cuenta que parte del reposo despeje a aceleración  Calcule la aceleración experimental para cada tabla (de la 1 a la 6)  Calcule la fuerza aplicada en cada tabla (de la 1 a la 6) La fuerza es el peso correspondiente a cada masa que se cuelga. w=mg Recuerde que la masa debe estar en kilogramos para que la fuerza quede expresada en Newton (N), unidad de fuerza en el sistema internacional.
  • 11. TABLA 1 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0cm 0ms 0m/s 20cm 2050 0,095 m/s2 40cm 2880 0,096m/s2 60cm 3461 0,1m/s2 80cm 4106 0,09m/s2 100cm 4532 0,097m/s2 Tabla 1 m = 10g ANALISIS TABLA 1  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,05𝑠) (2,05𝑠)2 = 0,095𝑚/𝑠2 Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s2) 0m 0s 0m/s 0,2m 2,05s 0,095 m/s2 0,4m 2,88s 0,096m/s2 0,6m 3,46s 0,1m/s2 0,8m 4,11s 0,09m/s2 1m 4,53s 0,097m/s2 Aceleración promedio 0,0956m/s2 Tabla 1 m=10  Fuerza(N) 10g=0,01kg m=0,01kg W=m.g g = 9,8m/s2 𝐹 = (0,01𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,098𝑁
  • 12. TABLA 2 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 942 0,45m/s2 40 1320 0,47m/s2 60 1581 0,48m/s2 80 1864 0,46m/s2 100 2092 0,45m/s2 Tabla 2 m = 50g ANALISIS TABLA 2  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,94𝑠) (0,94𝑠)2 = 0,45𝑚/𝑠2  Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,94 0,45m/s2 0,4 1,3 0,47m/s2 0,6 1,58 0,48m/s2 0,8 1,86 0,46m/s2 1 2,09 0,45m/s2 Aceleración Promedio 0,462m/s2 Tabla 2 m = 50g  Fuerza(N) 50g=0,05kg m=0,05kg w=mg g =9,8m/s2 𝐹 = (0,05𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,49𝑁
  • 13. TABLA 3 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 681 0,86m/s2 40 957 0,87m/s2 60 1167 0,89m/s2 80 1319 0,94m/s2 100 1510 0,71m/s2 Tabla 3 m = 100g ANALISIS TABLA 3  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,68𝑠) (0,68𝑠)2 = 0,86𝑚/𝑠2 Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,68 0,86m/s2 0,4 0,96 0,87m/s2 0,6 1,16 0,89m/s2 0,8 1,3 0,94m/s2 1 1,5 0,71m/s2 Aceleración Promedio 0,854m/s2 Tabla 3 m = 100g  Fuerza(N) 100g=0,1kg m=0,1kg w=mg g = 9,8m/s2 𝐹 = (0,1𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 0,98𝑁
  • 14. TABLA 4 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 501 1,6m/s2 40 698 1,78m/s2 60 859 1,62m/s2 80 978 1,67m/s2 100 1105 1,65m/s2 Tabla 4 m = 200g ANALISIS TABLA 4  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,5𝑠) (0,5𝑠)2 = 1,6𝑚/𝑠2  Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,5 1,6m/s2 0,4 0,67 1,78m/s2 0,6 0,86 1,62m/s2 0,8 0,98 1,67m/s2 1 1,1 1,65m/s2 Aceleración Promedio 1,664m/s2 Tabla 4 m = 200g  Fuerza(N) 200g=0,2kg m=0,2kg w=mg g= 9,8m/s2 𝐹 = (0,2𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 1,96𝑁
  • 15. TABLA 5 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 416 2,27m/s2 40 588 2,2m/s2 60 721 2,31m/s2 80 846 2,21m/s2 100 924 1,89m/s2 Tabla 5 m = 300g ANALISIS TABLA 5  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,42𝑠) (0,42𝑠)2 = 2,27𝑚/𝑠2   Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,42 2,27m/s2 0,4 0,6 2,2m/s2 0,6 0,72 2,31m/s2 0,8 0,85 2,21m/s2 1 0,92 1,89m/s2 Aceleración Promedio 2,176m/s2 Tabla 5 m = 300g  Fuerza(N) 300g=0,3kg m=0,3kg w=mg g= 9,8m/s2 𝐹 = (0,3𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 2,94𝑁
  • 16. TABLA 6 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 345 3,46m/s2 40 498 3,2m/s2 60 604 3,3m/s2 80 709 3,26m/s2 100 788 3,20m/s2 Tabla 6 m = 500g ANALISIS TABLA 6  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,34𝑠) (0,34𝑠)2 = 3,46𝑚/𝑠2   Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,34 3,46m/s2 0,4 0,5 3,2m/s2 0,6 0,6 3,3m/s2 0,8 0,7 3,26m/s2 1 0,79 3,20m/s2 Aceleración Promedio 3,284m/s2 Tabla 6 m = 500g  Fuerza(N) 500g=0,5kg m=0,5kg w=mg g= 9,8m/s2 𝐹 = (0,5𝑘𝑔)(9,8𝑚/𝑠2) = 4,9𝑁
  • 17. ANALISIS GENERAL DE TABLA 1 A LA 6  Ahora organice una nueva tabla, donde ponemos la aceleración promedio de cada una de las tablas y la fuerza aplicada en Newton. Aceleración(m/s2) Fuerza(N) 0,956 0,098 0,462 0,49 0,854 0,98 1,664 1,96 2,176 2,94 3,284 4,9.  Haga gráfica de aceleración versus fuerza (para las 6 nuevas tablas)  Dígale al programa que le presente los puntos (gráfica de dispersión) y haga un ajuste adecuado  Muestre la ecuación de la gráfica  ¿Qué representa la pendiente? La pendiente representa cómo se comporta la fuerza(N) cuando la aceleración aumenta por lo tanto entre más aceleración más fuerza(N) que depende también de la masa.  Calcule el error relativo porcentual de lo que representa la pendiente y el parámetro constante de la primera parte. y = 1,4675x - 0,1654 -1 0 1 2 3 4 5 6 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Aceleracion(m/s2) vs Neuton(N) Aceleracion (m/s2)
  • 18.  Parte 2: Fuerza Constante: 0.098N 1. Ahora vamos a variar la masa del cuerpo 6 veces, manteniendo la fuerza constante. Esta fuerza corresponde al peso de una masa de 10g. 2. Repita los mismos pasos de la parte 1 3. Llene las tablas correspondientes. TABLA 7 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 20 673 40 946 60 1180 80 1353 100 1475 Tabla 7 M = 100g ANALISIS TABLA 7  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(0,67𝑠) (0,67𝑠)2 = 0,89𝑚/𝑠2 Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 0,67 0,89m/s2 0,4 0,94 0,90m/s2 0,6 1,18 0,86m/s2 0,8 1,35 0,88m/s2 1 1,47 0,92m/s2 Aceleración Promedio 0,89m/s2 Tabla 7 M = 100g
  • 19. TABLA 8 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 20 1104 0,33m/s2 40 1583 0,32m/s2 60 1922 0,33m/s2 80 2241 0,32m/s2 100 2531 0,31m/s2 Tabla 8 M = 300g ANALISIS TABLA 8  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,1𝑠) (1,1𝑠)2 = 0,33𝑚/𝑠2 Tabla 8 M = 300g Distancia (m) Tiempo (s) Aceleración (m/s) 0 0 0m/s2 0,2 1,1 0,33m/s2 0,4 1,58 0,32m/s2 0,6 1,92 0,33m/s2 0,8 2,24 0,32m/s2 1 2,53 0,31m/s2 Aceleración Promedio 0,322
  • 20. TABLA 9 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 20 1558 0,164m/s2 40 2221 0,162m/s2 60 2784 0,15m/s2 80 3164 0,16m/s2 100 3473 0,166 Tabla 9 M = 600g ANALISIS TABLA 9  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,56𝑠) (1,56𝑠)2 = 0,164𝑚/𝑠2 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 0,2 1,56 0,164m/s2 0,4 2,22 0,162m/s2 0,6 2,78 0,15m/s2 0,8 3,16 0,16m/s2 1 3,47 0,166 Aceleración Promedio 0,160m/s2 Tabla 9 M = 600g TABLA 10
  • 21. Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 20 1892 0,11m/s2 40 2746 0,10m/s2 60 3301 0,11m/s2 80 3912 0,10m/s2 100 4374 0,10m/s2 Tabla 10 M = 900g ANALISIS TABLA 10  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(1,89𝑠) (1,89𝑠)2 = 0,11𝑚/𝑠2 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 0,2 1,89 0,11m/s2 0,4 2,74 0,10m/s2 0,6 3,30 0,11m/s2 0,8 3,91 0,10m/s2 1 4,37 0,10m/s2 Aceleración Promedio 0,10m/s2 Tabla 10 M = 900g TABLA 11
  • 22. Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 20 2487 0,064m/s2 40 3490 0,065m/s2 60 4361 0,063m/s2 80 4895 0,066m/s2 100 5636 0,063m/s2 Tabla 11 M = 1500g ANALISIS TABLA 11  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,49𝑠) (2,49𝑠)2 = 0,064𝑚/𝑠2 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 0,2 2,49 0,064m/s2 0,4 3,49 0,065m/s2 0,6 4,36 0,063m/s2 0,8 4,89 0,066m/s2 1 5,63 0,063m/s2 Aceleración Promedio 0,064m/s2
  • 23. TABLA 12 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 20 2828 0,049m/s2 40 4049 0,048m/s2 60 5028 0,047m/s2 80 5711 0,049mS2 100 6353 0,049mS2 Tabla 12 M = 2000g ANALISIS TABLA 12  Pasamos (cm) a (m) y (ms) a (s)  Utilizamos la fórmula de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2  Despejamos La aceleración la utilizamos para obtener la aceleración de las tablas. 𝑎 = 2𝑥𝑓 − 2𝑣0𝑡 𝑡2  𝑎 = 2(0,2𝑚)−2(0𝑚/𝑠)(2,83𝑠) (2,83𝑠)2 = 0,049𝑚/𝑠2 Distancia (cm) Tiempo (ms) Aceleración (m/s) 0 0 0 0,2 2,83 0,049m/s2 0,4 4,05 0,048m/s2 0,6 5,03 0,047m/s2 0,8 5,71 0,049mS2 1 6,35 0,049mS2 Aceleración Promedio 0,048m/s2 Tabla 12 M = 2000g Parte 2  La aceleración experimental la calculamos a partir de la ecuación del movimiento uniforme acelerado: 𝑥𝑓 − 𝑥0 = 𝑣0𝑡 + 1 2 𝑎𝑡2
  • 24. Teniendo en cuenta que parte del reposo despeje a aceleración  Calcule la aceleración experimental para cada tabla (de la 7 a la 12)  Ahora organice unas nuevas tablas. Aceleración experimental, Masa e inverso de la masa. Aceleración(m/s2) Masa(kg) 1 / M 0,89 0,1 0,89 0,322 0,3 0,322 0,160 0,6 0,160 0,10 0,9 0,10 0,064 1,5 0,064 0,048 2 0,048  Haga gráfica de aceleración versus el inverso de la masa del cuerpo deslizante (para las 6 nuevas tablas)  Dígale al programa que le presente los puntos y haga un ajuste adecuado  Muestre la ecuación de la gráfica y = -1,6589x + 1,338 -0,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Aceleracion vs 1/M Aceleracio(m/s2) 1/M
  • 25.  ¿Qué representa la pendiente? Representa una cantidad llamada tirón.  Calcule el error relativo porcentual de lo que representa la pendiente y el parámetro constante de la segunda parte. Preguntas de análisis tomadas del libro Física Conceptual de P. Hewitt 1. Si se dice que una cantidad es directamente proporcional a otra. ¿Quiere decir que son iguales entre sí? Explícalo en forma breve, usando masa y peso en un ejemplo. No quiere decir que sean iguales, sino que una depende de la otra, de forma que si una aumenta o disminuye, la otra también en la misma proporción. Por ejemplo, si tenemos una masa de 20 (kg), pasado a peso serían 200 (N), Si la masa aumenta a 21 (kg), serían 210 (N) y así. 2. Si la fuerza neta que actúa sobre un bloque que se desliza aumenta al triple, ¿Cuánto aumentará su aceleración? La aceleración nueva es tres veces más que la aceleración anterior. Es decir, que al triplicar la Fuerza, triplicamos la aceleración. 3. Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple, mientras se le aplica una fuerza neta constante, ¿cuánto disminuye la aceleración? La aceleración nueva es tres veces más que la aceleración anterior. Es decir, que al triplicar la Fuerza, triplicamos la aceleración 4. Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple y al mismo tiempo la fuerza neta aumenta al triple, ¿cómo se compara la aceleración que resulta con la aceleración original? F = m a F = 3 m = 1 a = ? a = F / m = 3 / 1 = 3 (aumenta el triple) Si la masa de un bloque que se desliza aumenta el triple, mientras se le aplica una fuerza neta constante ¿cuánto aumentará su aclaración? F = m a F = 3 m = 3 a = ? a = F / m = 3 / 3 = 1 (Se mantienen igual a 1) Si la masa de un bloque que se desliza aumenta al triple, y al mismo tiempo la fuerza neta aumenta al triple ¿cómo se compara la aceleración que resulta con la aceleración original? F = m a F = 1 m = 3
  • 26. a = ? a = F / m = 1 / 3 = 1 / 3 (al aumentar la F disminuye a 1/ 3 la aceleración) 5. ¿Cómo se compara la dirección de la aceleración con la de la fuerza neta que la produce? La ecuación F = m a es una relación entre dos vectores, fuerza y aceleración. Siendo la masa una cantidad positiva, la fuerza y la aceleración son vectores de igual dirección y sentido, con sus módulos proporcionales. BIBLIOGRAFIA  https://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza  https://es.wikipedia.org/wiki/Diferencias_entre_masa_y_peso  https://es.wikipedia.org/wiki/Aceleraci%C3%B3n  https://es.wikipedia.org/wiki/Inercia  https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton  https://es.wikipedia.org/wiki/Diagrama_de_cuerpo_libre  https://cursosonlineweb.com/diagrama-de-cuerpo-libre.html