EJEMPLO proyecto-4-segunda-ley-de-newton.pdf

Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
Proyecto #4. Segunda Ley de Newton
Laboratorio de Fisica (Universidad Autónoma Metropolitana)
Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university
Proyecto #4. Segunda Ley de Newton
Laboratorio de Fisica (Universidad Autónoma Metropolitana)
Downloaded by Malú Orozco Subia (malu.or.12@gmail.com)
lOMoARcPSD|16132136

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SAN LUIS
POTOSÍ
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO FÍSICO-MATEMÁTICO
Proyecto:
Segunda Ley de Newton
Quienes Presentan:
Castro Mora Irving
Medina López Xavier Emmanuel
Vázquez Ávila Abimael
Zarazúa López Angela Stefania
Catedrático:
Corpus Cordero Alejandro
Asignatura:
Laboratorio de Física A
Fecha de entrega:
01 de diciembre del 2020
lOMoARcPSD|16132136

Contenido
Introducción......................................................................................................................................3
Definición del problema..................................................................................................................4
Temas Relacionados.......................................................................................................................4
Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental.................................................................4
Aceleración...................................................................................................................................6
Fuerza...........................................................................................................................................7
Masa..............................................................................................................................................8
Procedimiento..................................................................................................................................8
Evidencias grabadas con video de la participación del equipo...............................................11
Conclusiones individuales del proyecto.....................................................................................11
Castro Mora Irving.....................................................................................................................11
Medina López Xavier Emmanuel............................................................................................11
Vázquez Ávila Abimael.............................................................................................................12
Zarazúa López Angela Stefania..............................................................................................12
Bibliografía......................................................................................................................................12
2
lOMoARcPSD|16132136

Introducción
Isaac Newton fue un científico y alquimista responsable de aportar grandes
descubrimientos a la ciencia a nivel global. Entre sus más grandes aportaciones
se encuentra la ley de la gravedad la explica con base a fundamentos científicos el
comportamiento de las distintas masas en el planeta y también podemos encontrar
las diferentes leyes que llevan su nombre como parte de sus grandes
descubrimientos.
Las leyes de Newton son tres principios que explican el movimiento de los
cuerpos, basados en un sistema de referencias inerciales (fuerzas reales con
velocidad. Cada una de las leyes tiene la finalidad de combinar las variables de
fuerza, velocidad y movimiento de los cuerpos basándose en los principios y
fundamentos de la mecánica clásica y la física. Las leyes de Newton se clasifican
de la siguiente manera: La número uno es la ley de la inercia, la segunda es la ley
de la dinámica y por último, la ley de principio y reacción. La segunda ley de
Newton se encarga de explicar que la fuerza neta que es aplicada sobre un cuerpo
es proporcional a la aceleración que adquiere en la trayectoria resultante.
A continuación se presenta el proyecto de la prueba de la segunda ley de Newton
perteneciente al Laboratorio de Física A, el cual fue elaborado por alumnos
pertenecientes a la Facultad de ingeniería de la Universidad Autónoma de San
Luis Potosí. Dicho proyecto tiene la finalidad de observar la aplicación de la
segunda ley de Newton en un entorno físico, de manera que los alumnos puedan
comprobar la teoría vista en clase y refuercen sus conocimientos sobre los temas
revisados con anterioridad.
Para la elaboración de este proyecto se propone un sistema que compruebe la
aplicación de la segunda ley de Newton, pudiéndose encontrar en el documento el
proceso de la elaboración del experimento, así como las variables y temáticas
relacionadas explicadas de manera detallada.
3
lOMoARcPSD|16132136

Definición del problema
Se busca demostrar la aplicación de la segunda ley de Newton en un entorno real,
por lo cual se creará un sistema que tome en cuenta las variables de fuerza,
masa y aceleración.
Temas Relacionados
Segunda Ley de Newton o Principio Fundamental
Con base a lo establecido por Moniel (2018), los principios de la segunda ley de
Newton se definen de la siguiente manera:
Los cambios en la velocidad (aceleración) que sufre un cuerpo reciben una fuerza.
Así una fuerza desequilibrada sobre un cuerpo produce una aceleración. La
aceleración también significa cambios en la dirección del objeto en movimiento,
independientemente que la magnitud de la velocidad cambie o permanezca
constante.
La magnitud de la aceleración de un cuerpo es directamente proporcional a la
magnitud de la fuerza aplicada, y el cociente de la magnitud de la fuerza entre la
magnitud de la aceleración producida es igual a una constante.
El valor de la constante k representa la propiedad del cuerpo que recibe el nombre
de masa:
Ilustración 2. Formula de la masa. Fuente: Moniel, 2018.
4
Ilustración 1. Constante bajo la fuerza y aceleración. Fuente: Moniel,
2018.
lOMoARcPSD|16132136

La relación F/a es una magnitud constante para cada cuerpo en particular y recibe
el nombre de masa inercial, porque es una medida cuantitativa de la inercia
La masa (m) de un cuerpo, representa una medida de la inercia (kg)
Ilustración 3. La masa como una medida de inercia. Fuente: Moniel, 2018.
Una fuerza constante acelera más a un objeto con menor masa que a uno con
mayor masa.
Cuando la fuerza aplicada es constante la magnitud de la aceleración de un
cuerpo es inversamente proporcional a su masa.
Ilustración 4. Aceleración cuando la fuerza es una constante. Fuente: Moniel, 2018.
Toda fuerza resultante diferente de cero al ser aplicada a un cuerpo le produce
una aceleración en la misma dirección en que actúa. La magnitud de dicha
aceleración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada e
inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
Toda fuerza resultante diferente de cero al ser aplicada a un cuerpo le produce
una aceleración en la misma dirección en que actúa. La magnitud de dicha
acelración es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza aplicada e
inversamente proporcional a la masa del cuerpo.
5
lOMoARcPSD|16132136

Ilustración 5. Formula de la aceleración. Fuente: Moniel, 2018.
Donde a= magnitud de la aceleración en m/s2
F= magnitud de la fuerza aplicada en newtons (N) o dinas
m= masa del cuerpo en kilogramos (kg) o gramos (g)
f = ma
kg m/s2 = newton (N)
A un cuerpo cuya masa es de un kilogramo se le imprime una aceleración cuya
magnitud es de un metro por segundo al cuadrado.
Aceleración
De acuerdo al portal FisicaLab (2015) la aceleración varía su velocidad en el
transcurso del tiempo ya sea en:
 Módulo
 Dirección
Por tanto, la aceleración es una magnitud vectorial
La expresión de la aceleración tangencial viene dada por:
Ilustración 6. Formula de la aceleración tangencial.
Dónde:
 a: Es la aceleración del cuerpo. Su unidad de medida en el Sistema
Internacional (S.I.) es el metro por segundo al cuadrado (m/s2
)
6
lOMoARcPSD|16132136

 ∆v, vf, vi: Se trata respectivamente del incremento de
velocidad experimentado por el cuerpo, de la velocidad final y de
la velocidad inicial. Su unidad de medida en el Sistema Internacional (S.I.)
es el metro por segundo (m/s)
 ∆t, tf, ti: Se trata respectivamente del intervalo de tiempo en el que
transcurre el movimiento, del instante final y del instante inicial. Su unidad
de medida en el Sistema Internacional (S.I.) es el segundo (s)
Fuerza
El centro Nacional de Metrología (2020) detalla la siguiente información sobre la
fuerza
Es una magnitud vectorial que mide la intensidad del intercambio de momento
lineal.
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), el hecho de definir la fuerza a partir
de la masa y la aceleración (magnitud en la que intervienen longitud y tiempo),
conlleva a que la fuerza sea una magnitud derivada. La unidad de medida de
fuerza es el newton que se representa con el símbolo: N, nombrada así en
reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a la física. El newton es una
unidad derivada del SI que se define como la fuerza necesaria para proporcionar
una aceleración de 1 m/s2
a un objeto de 1 kg de masa.
Aceleraciones Las fuerzas también pueden producir aceleraciones en los
cuerpos. Ocurre cuando empujamos un objeto, cuando lanzamos una piedra a un
estanque o cuando abrimos una puerta. En este caso, los equipos de medición
primario generan el vector fuerza, a partir del uso de masas (“pesos muertos”) que
se colocan en reposo sobre un cuerpo (transductor o instrumento de medición) y
en conjunto con la atracción gravitacional del lugar donde se encuentren (atracción
gravitacional) se puede determinar la cantidad de fuerza que se está aplicando.
7
lOMoARcPSD|16132136

Masa
De acuerdo a Enciclopedia Us (2020) “La masa es una propiedad física de las
partículas o los objetos que mide su inercia, es decir, su resistencia a modificar su
estado de movimiento cuando se le aplica una fuerza. También puede definirse
como la propiedad de los objetos que define como se atraen unos a otros bajo los
efectos de la gravedad.”
En el Sistema Internacional de Unidades se mide en kilogramos.
Procedimiento
La segunda ley de Newton nos indica que la aceleración de un objeto es
directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre él, e inversamente
proporcional a la masa. Podemos sacar una conclusión de este enunciado, que
entre más masa tenga un objeto, menos aceleración experimentara. Lo
comprobaremos con el siguiente experimento.
Materiales:
 Un carrito
 Una mesa (elegimos una superficie lo más lisa posible para que ofrezca
menos resistencia a que el objeto se deslice sobre esta).
 Hilo
 Cronometro
 Cámara de video
 Un vaso
 Seis monedas de diez pesos
1. Primero, perforamos el vaso de dos extremos, para clocar un hilo sobre el y
pueda colgarse de la manera más estable posible. A este hilo se amarrará
nuestro carrito.
2. El vaso deberá quedar colgando en el extremo de nuestra superficie, dentro
del irán nuestras seis monedas que ayudarán a nuestro objeto a
desplazarse por nuestra superficie.
8
lOMoARcPSD|16132136

3. Posterior a realizar este procedimiento, se soltará el vaso, así nuestro
carrito se desplazará a lo largo de la superficie. En nuestro caso, obtuvimos
un tiempo de 1.12 segundos, recorriendo 0.65 metros. Con estos dos datos
podemos determinar nuestra aceleración con la siguiente fórmula.
Tenemos la mayoría de nuestros datos, podemos eliminar el producto que
contiene a la velocidad inicial, ya que, como nuestro carrito parte del
reposo, esta será cero. Nuestra única variable seria nuestra aceleración y la
formula despejada seria la siguiente:
La aceleración será una razón entre dos veces la distancia (metros), entre
el tiempo elevado al cuadrado. Cabe recalcar una cosa que observamos en
esta fórmula, el tiempo y la aceleración son inversamente proporcionales,
entre más sea el tiempo que tarde el objeto en desplazarse, menor será
nuestra aceleración.
4. En nuestra primera prueba, nuestro carrito de masa igual a 0.22 kg, se
desplazó por nuestra superficie de 0.65 metros, en un tiempo de 1.12
segundos. Con estos datos podemos determinar la aceleración. Obtuvimos
nuestra primera aceleración de
5. Con estos datos podemos determinar la fuerza que interactúa en el objeto,
ya que la fuerza es igual a la masa por la aceleración. Realizamos la
multiplicación de la masa del objeto, por la aceleración que recibe y
obtenemos
6. Realizamos el mismo proceso, pero hora nuestro objeto tendrá una masa
total de 0.35 kg, al realizar nuevamente el experimento, nuestra aceleración
9
lOMoARcPSD|16132136

disminuyo ya que recorrió la misma distancia, pero en tiempo de 1.45
segundos. Lo que nos resultó una aceleración de . Por lo tanto, tenemos los
datos suficientes para determinar nuestra fuerza, y resulto lo siguiente:
7. Repetimos el mismo proceso una vez más, ahora nuestro objeto tendrá una
masa total de 0.400 kg, nuevamente observamos que la aceleración que
obtuvimos era mucho menor a las dos anteriores, por lo tanto, recorrió ese
mismo trayecto en un mayor tiempo. Nuestro tiempo fue de 1.61 s, y nos
resultó una aceleración de . Ahora que obtuvimos nuestras variables,
procedemos a obtener nuestra fuerza, y es la siguiente:
Realizamos una tabla en Excel, para observar los cambios entre el tiempo,
la masa y la aceleración.
Tabla 1. Comparación entre el tiempo, masa y aceleración. Elaboración propia
TIEMPO DISTANCIA ACELERACIÓN MASA FUERZA
1.12 0.65 1.0364 0.22 0.228
1.45 0.65 0.6183 0.35 0.216
1.61 0.65 0.5015 0.4 0.201
Observamos que la Segunda Ley de Newton dice que la masa y la
aceleración son inversamente proporcionales, si aumentamos la masa,
nuestro objeto disminuye. Como podemos ver en nuestros datos, se cumple
la Segunda Ley de Newton.
Evidencias grabadas con video de la participación del equipo
Se anexarán junto al documento en su respectiva publicación.
10
lOMoARcPSD|16132136

Conclusiones individuales del proyecto
Castro Mora Irving
Como siempre al realizar una actividad se aprende algo nuevo. El proyecto a mi
equipo y a mí, nos sirvió para esclarecer las dudas que teníamos acerca de cómo
funciona la segunda ley de Newton.
Realizar el experimento fue muy interesante y se aprende de una manera más
interactiva que solo leyendo teoría en los libros. A mi parecer la física es de mucho
agrado para mí ya que nos recuerda lo niños que seguimos siendo, realizando
experimentos a ver si nos sale bien algo o si salen mal. Creo que en la física
siempre se tiene un lado de niño curioso, experimentador y hambriento de
conocimiento hacia todas esas interrogantes que en nuestro medio se forman.
Respecto al proyecto, los conceptos y términos nuevos empleados en este tema,
quedaron completamente claros.
Medina López Xavier Emmanuel
A lo largo del curso me he dado cuenta de la aplicación que tiene la física en cada
momento y aunque no estemos cociente de ello. Cuando estudiamos los
conceptos teóricos suele ser difícil memorizar las formulas o el entender porque
estamos realizando esto, siendo un poco complicado imaginar en que momento de
la vida diaria podría utilizarse.
En este caso la aplicación de la segunda ley de Newton, sirvió para reforzar los
conocimientos previos en la materia teórica y relacionar de mejor manera las
variables de masa, aceleración y fuerza. Es muy sencillo realizar este tipo de
experimentos y el comprobar por nosotros mismos los conceptos y aportaciones
científicas que se han hecho a través del tiempo.
Vázquez Ávila Abimael
Como pudimos observar en este proyecto de la segunda ley de Newton la
aceleración es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional
a la masa esto debido a que con mas masa del carro la aceleración fue menor que
cuando no tenía ningún peso extra el carro, con esto si se le aplica una fuerza
11
lOMoARcPSD|16132136

mayor al carro sin peso su aceleración seria mayor y si se le aplicara esa fuerza al
carro con peso su aceleración aumentaría aunque todavía seria menor a la
aceleración del carro sin peso extra y esto a su vez si aumentamos la masa del
carro en los dos casos obtendríamos los mismos resultados aunque una
aceleración menor ya que ahora el carro es más pesado y con este proyecto
comprobamos la segunda ley de newton.
Zarazúa López Angela Stefania
Relación de un cuerpo con la fuerza, la segunda ley de Newton relaciona la
aceleración de un cuerpo con la fuerza neta y se considera cuando se ejerce más
de una fuerza sobre un cuerpo. A que llamamos fuerza neta: llamamos fuerza neta
a la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Newton establece
“La Segunda Ley de Newton” que es: que, si a un cuerpo se le aplica una o más
fuerzas, éste adquiere una aceleración que es directamente proporcional a la
magnitud de la fuerza resultante y toma su misma dirección. Constituyen los
cimientos no sólo de la dinámica clásica sino también de la física clásica en
general. Si la resultante de la fuerza que actúa sobre un cuerpo es diferente de
cero, esta tiene una aceleración, la cual es proporcional a la magnitud y dirección
de dicha fuerza. La aceleración que existe entre la magnitud de la fuerza y la
aceleración resultantes será igual a la masa del objeto.
Bibliografía
Centro Nacional de Metrología (2020). Fuerza. Recuperado el 29 de noviembre de
2020 de (cenam.mx)
Enciclopedia Us. (2020). Masa (física). Recuperado el 29 de noviembre de 2020
de Masa (física). Artículo de la Enciclopedia. (us.es)
FisicaLab. (2015). Aceleración. Recuperado el 30 de noviembre de 2020 de
https://www.fisicalab.com/apartado/aceleracion
Moniel, H. (2018). Física General. México: PATRIA Educación
12
lOMoARcPSD|16132136

EJEMPLO proyecto-4-segunda-ley-de-newton.pdf

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a EJEMPLO proyecto-4-segunda-ley-de-newton.pdf

Similar a EJEMPLO proyecto-4-segunda-ley-de-newton.pdf (20)

Último

Último (20)

EJEMPLO proyecto-4-segunda-ley-de-newton.pdf