El documento describe el diseño y construcción de un prototipo para demostrar la primera ley de Newton en 2D. El objetivo es diseñar una maqueta con resortes que muestre las fuerzas que actúan sobre un cuerpo rígido en equilibrio, incluyendo peso, tensión, fuerza elástica y reacciones. Se determinó experimental y analíticamente que sobre el sistema actúan 8 fuerzas y se calculó la constante elástica de los resortes usando la primera ley de Newton.

1. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN
PROTOTIPO QUE DEMUESTRE LA PRIMERA
LEY DE NEWTON EN 2D
UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS “ESPE-L”
Nombre: Bravo Montenegro Angie Beatriz
NRC: 8174
Docente: Ingeniero Diego Proaño

2. Objetivo General:
 Diseñar y Construir de un prototipo que demuestre la primera ley de
Newton
Objetivos Específicos:
 Elaborar una maqueta con las mismas características
proporcionadas por el docente para identificar los fenómenos físicos
que actúan sobre un cuerpo rígido en su estado de equilibrio.
 Comprobar experimental y analíticamente la existencia de tensiones
y su interacción con los resortes adjuntos.
 Encontrar los valores de las fuerzas que actúan sobre el sistema.

3. Ley de inercia
"Todo cuerpo tiende a permanecer en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme,
mientras no exista una fuerza neta distinta de cero, que al actuar sobre el lo haga
cambiar su estado de movimiento". Todos los sistemas de referencia en los que se
cumple la Primera ley de Newton, se denominan Sistemas Inerciales de Referencia.

4. Torque
𝜏 = 𝑟 × 𝐹
(6)
𝜏 = 𝑟𝐹𝑠𝑒𝑛(𝜃)
(7)
𝜏𝑇 = 𝜏1 + 𝜏2 + 𝜏3
(8)
2.2 Torque
Figura 2. Representación del torque [5]
Si una fuerza F actúa sobre un cuerpo de masa m, puede imprimir al cuerpo diferentes efectos:
traslación, rotación, traslación y rotación combinadas.

5. Fuerzas que actúan sobre el cuerpo
Figura 4. Fuerzas que intervienen en el ejercicio del proyecto [12]
Tensión: La tensión es la fuerza con la que se estira una cuerda o cable y, según la tercera ley
de Newton, la fuerza tiene direcciones opuestas en ambos extremos de la cuerda. [13]
Peso: Fuerza que ejerce la Tierra sobre todos los cuerpos que se hallan dentro del campo
gravitatorio terrestre y está aplicada en un punto del cuerpo llamado centro de gravedad. [14]
Reacciones: se toman generalmente eje de rotación la articulación de la barra u otro objeto,
para después identificar las fuerzas que actúan sobre la misma. [15]
Fuerza elástica: La Fuerza que devuelve un resorte a su posición de equilibrio es
proporcional al valor de la distancia que se desplaza de esa posición. [16]
F=K*∆x (11)

6. 2.5 Constante elástica de un resorte:
La constante del resorte es la fuerza requerida para que el resorte recorra una distancia
fija. Es importante que la distancia se determine de acuerdo a su unidad de medida y al
tipo de resorte. Por ejemplo, si calcula la constante de resorte para un resorte de
compresión usando medidas inglesas, su valor será libras de fuerza por pulgada de
distancia recorrida. Si está utilizando el sistema métrico, su constante elástica estará en
newtons por milímetro de distancia recorrida. Los resortes de expansión tienen las
mismas unidades de medida que los resortes de compresión, sin embargo, la constante
del resorte de torsión se calcula girando 360 grados por revolución

7. m(Kg) ∆𝒙 (𝒎) k (N/m)
0,1 0,015 65,3800
0,2 0,029 67,6345
0,3 0,043 68,4209
0,4 0,057 68,8211
0,5 0,074 66,2635
0,6 0,089 66,1146
0,7 0,099 69,3424
0,8 0,119 65,9294
0,9 0,135 65,3800
1 0,149 65,8188
Constante de deformación
Constante de elasticidad
𝑬% = 𝑬𝒓 ∗ 𝟏𝟎𝟎%
𝐸% = 0,117511 ∗ 100%
𝐸% = 0,019659

8. Conclusiones
• Realizar la maqueta provee mejor visión del accionar de las fuerzas,
sobretodo se puede comprobar la influencia de los resortes en el análisis
de la dinámica lineal.
• Se comprobó que sobre el sistema actuan 8 fuerzas y estas son: tensión,
peso, fuerza elástica y las reacciones sobre el eje.
• Las tensiones y los resortes actúan en direcciones opuestas, mientras la
tensión hala hacia la derecha, el resorte se deforma hacia la derecha; es
decir, la fuerza elástica se dirige hacia el lado contrario.
• Después de calcular la constante de elasticidad, se aplicó la primera ley
de Newton para determinar las tensiones y reacciones del sistema.

9. Bibliografía
M. Alonso y E. J. Finn, Física Volumen I: Componentes tangencial y normal de la aceleración, San Ángel-México:
Fondo educativo Interamericano, S. A., 1976.
Á. Franco , «Radio de curvatura,» 2015. [En línea]. Available:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/dinamica/trabajo/cupula2/cupula2_1.html. [Último acceso: 30 noviembre 2021].
«Centro de curvatura,» 2009. [En línea]. Available:
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica_/dinamica/trabajo/cupula2/cupula2_1.html. [Último acceso: 30 noviembre 2021].
C. Córdova, «Física 1,» de Posición, radio de curvatura y rapidez angular, Quito-Ecuador, EPN, 2016, pp. 87-107.
R. Olmo, «Catidades rotacionales,» sf. [En línea]. Available: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/rotq.html.
[Último acceso: 30 noviembre 2020].