FUERZA Y ACELERACION

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Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino
I. OBJETIVO
Investigar la relación entre fuerza y aceleración.
Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración.
Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa
aceleración.
Analizar las diferentes
II. MATERIALES
SOPORTE UNIVERSAL
FISICA EXPERIMENTAL I
Investigar la relación entre fuerza y aceleración.
Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración.
Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa
Analizar las diferentes graficas que nos ayuden a entender el movimiento.
MATERIALES
SOPORTE UNIVERSAL NUEZ
FISICA EXPERIMENTAL II
1
Verificar el cumplimiento de que la fuerza es igual a la masa por la
que nos ayuden a entender el movimiento.

CUERDA DE NYLON
PESAS (100, 50, 10, 5 y 1g)
CUERDA DE NYLON PORTA PESAS
CRONOMETRO
PESAS (100, 50, 10, 5 y 1g) POLEA FIJA
2
PORTA PESAS
POLEA FIJA

FUERZA Y ACELERACIONFUERZA Y ACELERACIONFUERZA Y ACELERACIONFUERZA Y ACELERACION FISICA EXPERIMENTAL II
Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino 3
III. MARCOTEORICO
Como sabemos la segunda ley de Newton es una de las leyes básicas de la
mecánica (Rama de la física que estudia los fenómenos relacionados con el
movimiento de los cuerpos); se utiliza en el análisis de los movimientos próximos a
la superficie de la tierra y también en el estudio de los cuerpos celestes.
Cuando estudiamos l primera ley de Newton vemos que la resultante de la fuerza
que actúan es nula este cuerpo se encuentra en reposo un movimiento rectilíneo
uniforme.
En cualquiera de estos casos la aceleración del cuerpo es nula. De modo que si:
ܴሬԦ = 0 , ‫ܽ ݏ݋݉݁ݎ݀݊݁ݐ‬Ԧ = 0
La dinámica es parte de la mecánica y se encarga de estudiar las fuerzas que
intervienen en un movimiento y las leyes que lo rigen a diferencia de la cinemática.
Segunda Ley de Newton
La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a la
resultante de las fuerzas que actúan en él, y tiene la misma dirección y el mismo
sentido que dicha resultante.
R = m a , o bien, å F = m a.
La aceleración que el cuerpo vaya a adquirir por la acción del sistema de fuerza, se
obtendrá como si el cuerpo estuviese sometido a la acción de una fuerza única,
igual a R. La ecuación F = ma será en este caso, sustituida por R = ma, y el vector a
tendrá la misma dirección y el mismo sentido que el vector R. La ecuación R = ma
es la expresión matemática de la Segunda Ley de Newton en su forma más
general.

La Segunda Ley de Newton es una de las leyes básicas de la mecánica, se utiliza en
el análisis de los movimientos próximos a la superf
estudio de los cuerpos celestes.
El mismo Newton la aplicó al estudiar los movimientos de los
éxito logrado constituyó una de las primeras confirmaciones de esta ley.
La masa de un cuerpo es el cociente entre la fuerza que actúa en el mismo, y la
aceleración que produce en él, o sea:
Cuanto mayor sea la masa de un cuerpo, tanto mayor será su inercia; es decir, la
masa de un cuerpo es una medida de la inercia del
IV. PROCEDIMIENTO
PRIMER PASO.- Realiza el montaje de la figura. La polea por lo menos debe estar
a 1.20m del piso. (La cuerda debe tener una long
m2 repose en el piso, m1
el análisis de los movimientos próximos a la superficie de la tierra
estudio de los cuerpos celestes.
El mismo Newton la aplicó al estudiar los movimientos de los planetas
logrado constituyó una de las primeras confirmaciones de esta ley.
de un cuerpo es el cociente entre la fuerza que actúa en el mismo, y la
aceleración que produce en él, o sea:
m = F / a
masa de un cuerpo es una medida de la inercia del mismo.
PROCEDIMIENTO
Realiza el montaje de la figura. La polea por lo menos debe estar
a 1.20m del piso. (La cuerda debe tener una longitud apropiada para que, cuando
se encuentre casi junto a la polea).
4
tierra y también en el
planetas, y el gran
logrado constituyó una de las primeras confirmaciones de esta ley.
de un cuerpo es el cociente entre la fuerza que actúa en el mismo, y la
Realiza el montaje de la figura. La polea por lo menos debe estar
itud apropiada para que, cuando

SEGUNDO PASO.- Medir la masa de los porta p
portapesas. La pesa m2 debe tener por lo menos 100g en unidades de 10 y 20g.
TERCER PASO.- En el cuadro de resultados, anotar los valores de m
el experimento; anotar también el valor de (s) distancia.
Medir la masa de los porta pesas, agregar 200g a cada
debe tener por lo menos 100g en unidades de 10 y 20g.
En el cuadro de resultados, anotar los valores de m
el experimento; anotar también el valor de (s) distancia.
5
esas, agregar 200g a cada
debe tener por lo menos 100g en unidades de 10 y 20g.
En el cuadro de resultados, anotar los valores de m1 y m2 al iniciar

CUARTO PASO.- Cambiar pesas de m
superior hasta el suelo, en unos 6 ó 7s. Anotar los valores de m
Medir el tiempo cuando el portapesas inicia su descenso, y detenerlo cuando el
portapesas llega al piso. (Realiza la medición del tiempo por lo menos cinco veces).
Cambiar pesas de m1 y m2 hasta que la diferencia desde la parte
superior hasta el suelo, en unos 6 ó 7s. Anotar los valores de m1 y m
ando el portapesas inicia su descenso, y detenerlo cuando el
6
hasta que la diferencia desde la parte
y m2 en el cuadro.
ando el portapesas inicia su descenso, y detenerlo cuando el

QUINTO PASO.- Toma 10g de m
anotar los valores en el cuadro de datos. Repetir este paso hasta que m
rápidamente que ya no sea posible medir con precisión el tiempo.
SEXTO PASO.- Completa el cuadro de datos, excepto lo encabezado por “Fuerza
no balanceada”.
Toma 10g de m2 y agrégalos a m1. Medir el tiempo 5 veces y
en el cuadro de datos. Repetir este paso hasta que m
Completa el cuadro de datos, excepto lo encabezado por “Fuerza
7
. Medir el tiempo 5 veces y
en el cuadro de datos. Repetir este paso hasta que m1 descienda
Completa el cuadro de datos, excepto lo encabezado por “Fuerza

ܽԦ ݉
‫ݏ‬ଶൗ
‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ ݂݃
3.06
1.44
372.106 979.6
m1 al empezar 10,08 g m2 al empezar 10,11 g
s (distancia que recorre m1 cuando desciende) 1,20 m
m1 (g) m2 (g) t (s) t (prom) a (m/s2
)
f. debido
a la dif.
de pesos
(gf)
f. no
balanceada
(gf)
60,08 25,11 3,4 3 4,02 342,700 342,46
60,08 20,11 2,2 2 4,88 391,706 391,32
148,08 110,11 4,3 4 1,44 372,106 371,79
210,08 110,11 2,8 3 3,06 979,600 979,78
210,08 90,11 3,2 3 3,91 1175,700 1173,74
SEPTIMO PASO.- Construir una grafica de la fuerza debido a la diferencia de los
pesos, contra la aceleración.
Viendo los esquemas
De las tres figuras se concluye que la fuerza ‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ que actúa sobre un cuerpo es
directamente proporcional a la aceleración que adquiere.
ܽԦ
‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ
2ܽԦ
2‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ
3ܽԦ
3‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ
De la grafica ‫ܨ‬௥
ሬሬሬԦ ܸ‫ܽ ݏ‬Ԧ
La pendiente de la
recta es la inversa de la
masa:
‫݁ݐ݊݁݅݀݊݁݌‬ =
ଵ
௠௔௦௔

‫ܯ‬ଵ
‫ܯ‬ଶ
Vectorialmente ‫ܨ‬ଵ
ሬሬሬԦ + (-‫ܨ‬ଶ
ሬሬሬԦ ) = m. ܽԦ
∑ ‫ܨ‬Ԧ = m. ܽԦ
Tomando módulos
∑ ‫ܨ‬ = m. ܽ
OCTAVO PASO.- Completar la última columna del cuadro de datos y construir una
grafica de la fuerza no balanceada contra la aceleración.
‫ܨ‬௡௢ ௕௔௟௔௡௖௘௔ௗ௔ = ሺ‫ܯ‬ଵ + ‫ܯ‬ଶሻ. ܽ
‫ܨ‬ = ሺ‫ܯ‬ଵ + ‫ܯ‬ଶሻ. ܽ
V. SITUACIONES PROBLEMATICAS
1.- ¿Cuál es la relación de la aceleración con respecto a la
fuerza?
Mientras mayor sea la fuerza que actúa sobre un cuerpo de masa constante,
mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo. Dicho de otra manera, al
duplicar la fuerza, se duplicará la aceleración. El enunciado de este
ܽԦ ݉
‫ݏ‬ଶൗ
‫ܨ‬ே௕
ሬሬሬሬሬሬԦ ݂݃
‫ ݂ܽܿ݅ܽݎ݃ ݈ܽ ݁ܦ‬‫ܨ‬ܰ‫ܤ‬ሬሬሬሬሬሬԦ ܸ‫ܽ ݏ‬Ԧ
→ ‫݁ݐ݊݁݅݀݊݁݌‬ሺ1ሻ =
1
‫ܯ‬ଵ
‫݁ݐ݊݁݅݀݊݁݌‬ሺ2ሻ =
1
‫ܯ‬ଶ
ܽ
‫ܨ‬ଵ
ሬሬሬԦ
‫ܨ‬ଶ
ሬሬሬԦ
a =
௠
ிభି ிమ

comportamiento se expresa diciendo que la aceleración de un objeto es
directamente proporcional a la fuerza que actúa sobre el mismo.
2.- ¿Cuál es la relación de la aceleración con la masa?
La relación que existe es que mientras mayor sea la masa de un cuerpo, menor
será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma fuerza.
El caso contrario también es cierto: mientras menor sea la masa de un cuerpo,
mayor será la aceleración que alcanzará el cuerpo al aplicarle siempre una misma
fuerza. Dicho de otra forma, la aceleración dependerá de la masa del cuerpo si
aplicamos siempre una misma fuerza. La aceleración es inversamente
proporcional a la masa del cuerpo.
3.- ¿Qué representa las gráficas levantadas? Explique
Estas gráficas levantadas representan la relación existente entre la aceleración
y la fuerza, así como la relación existente entre la aceleración y la masa del
cuerpo, es decir de estos gráficos se concluye lo siguiente:
ܽ
m1
g
m2 g ሺ݉ଵ− ݉ଶሻ݃ = ሺ݉ଵ+ ݉ଶሻܽ
‫ܨ‬௥ = ݉ଵ݃ − ݉ଶ݃ ……………. (I)
ሺ݉ଵ−݉ଶሻ݃ = ݉. ܽ …………. (II)
Pero m = masa promedio
݉ = ݉ଵ+ ݉ଶ ………………… (III)
Reemplazando (III) en (II)
a =
ሺ௠భି ௠మሻ௚
௠భା ௠మ

Siempre que una fuerza resultante distinta de cero actúa sobre un cuerpo,
produce una aceleración en su misma dirección y sentido que es
directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional a la masa
del cuerpo.
4.- Un hombre normal pesa unos 70 kg
pesará en la luna y en el sol?
La aceleración de la gravedad en la superficie de un planeta se define como:
Donde
En la tierra el peso del hombre
normal pesa unos 70 kg-f en la tierra, ¿Cuánto
pesará en la luna y en el sol?
gp = G.
ࡹ
ࡾ૛
gp : gravedad del planeta
M : masa del planeta
R : radio de curvatura del planeta
G : 6,67 x 10-11 ே௠మ
௞௚మ
…. Constante de Gravedad Universal
En la tierra el peso del hombre:
11
f en la tierra, ¿Cuánto
…. Constante de Gravedad Universal

70 kg-f = 70 N = 70 kg
∴ La masa del hombre será 7,14 kg
En la Luna el peso del hombre
Masa lunar = 7,36 x 10
gluna = 6,67 x 10-11

ே௠
El hombre en la luna pesará: W
W = 7,14kg x 1,62
௠
௦
∴ El hombre en la luna pesará 11,5668 kg
debe a que la masa terrestre es mayor que la masa
En el sol el peso del hombre
Masa del sol = 1,991 x 10
f = 70 N = 70 kg
௠
௦మ Como g ≅ 9,8
௠
௦మ
a masa del hombre será 7,14 kg aproximadamente
En la Luna el peso del hombre:
Masa lunar = 7,36 x 1022
kg ; radio = 1,74 x 106
metros
ே௠మ
௞௚మ
x
଻,ଷ଺ ୶ ଵ଴మమ୩୥
ሺଵ,଻ସ ୶ ଵ଴ల୫ሻమ
=
ସଽ,଴ଽଵଶ ௫ ଵ଴భభ
ଷ,଴ଶ଻଺ ௫ ଵ଴భమ
௠
௦మ
=
ଶଵଵ଺
ଵଷ଴ହ
El hombre en la luna pesará: WH = m.gluna Donde: WH = peso del hombre
௠
௦మ
= 11,5668 N
El hombre en la luna pesará 11,5668 kg-f , es decir menos que en la tierra, ello se
debe a que la masa terrestre es mayor que la masa lunar.
En el sol el peso del hombre:
Masa del sol = 1,991 x 1030
kg ; radio medio = 6,96 x 10
12
metros
ଶଵଵ଺
ଵଷ଴ହ
݉
‫ݏ‬2
= 1,62
௠
௦మ
= peso del hombre
f , es decir menos que en la tierra, ello se
lunar.
kg ; radio medio = 6,96 x 108

gsol = 6,67 x 10-11

ே௠మ
௞௚మ x
ଵ,ଽଽଵ ୶ ଵ଴యబ୩୥
ሺ଺,ଽ଺୶ ଵ଴ఴ୫ሻమ
=
ଵଷ,ଶ଻ଽଽ଻ ௫ ଵ଴భవ
ସ଼,ସସଵ଺ ௫ ଵ଴భల
௠
௦మ = 0,274 ‫01 ݔ‬ଷ
gsol = 274
௠
௦మ
aprox.
El hombre en el sol pesará:
WH = m.g sol
WH = 7,14 kg x 274
௠
௦మ = 1956,36 kg-f aproximadamente
∴ El hombre en el sol pesará 1886,36 veces más que en la tierra, ello debido a la
diferencia de masas que existe entre el sol y la tierra.

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