La práctica experimental busca comprobar e interpretar la segunda ley de Newton mediante el análisis del movimiento acelerado de un cuerpo al que se le aplica diferentes fuerzas. Se realizan dos series de mediciones variando la fuerza aplicada y variando la masa del cuerpo, respectivamente. Los datos obtenidos se procesan para establecer las relaciones entre fuerza, masa y aceleración predichas por la segunda ley de Newton.

1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMAS FRÍAS
FACULTAD CIENCIAS PURAS – CARRERA DE FÍSICA
PRÁCTICAS DE FÍSICA BÁSICA I: (FIS – 100 B) VALIDO SOLO PARA EL SEMESTRE II/2019
PRACTICA-5
DINÁMICA
1. OBJETIVOS
 Comprobar e interpretar la segunda ley de Newton.
 Comprobar la relaciones que existe entre fuerza, masa yaceleración: F′ = F´ (a) y
a´=a´ (1/MT)
2. PRINCIPIO
Siempre que una fuerza no equilibrada actúa sobre un cuerpo, en la dirección de la fuerza
se produce una aceleración que es directamente proporcional a la fuerza e inversamente
proporcional a la masa del cuerpo.
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
La segunda Ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que
la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho
cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo de manera que podemos
expresar la relación de la siguiente manera.
𝐹⃗ = 𝑚𝑎⃗ (1)
Tanto la fuerza como la aceleración son cantidades vectoriales, es decir tienen además
de un valor, una dirección y un sentido.
La expresión de la segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya
masa sea constante. Si la masa varia, como por ejemplo un avión que va quemando
combustible, no es válido la ecuación (1). Vamos generalizar la segunda ley de Newton
para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa.
Para ello podemos definir una cantidad física nueva. Esta cantidad física es la cantidad de
movimiento que se presenta por la letra P y que se define como el producto de la masa de
un cuerpo por su velocidad, es decir:
𝑃⃗⃗ = 𝑚𝑣⃗ (2)
La cantidad de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una cantidad
vectorial y en el sistema internacional se mide en [Kg
𝑚
𝑠
].
En términos de esta nueva cantidad física, la segunda ley de Newton se expresa de la
siguiente manera:
𝐹⃗⃗⃗⃗ =
𝑑𝑃⃗⃗
𝑑𝑡
(3)

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Donde la fuerza que actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la
cantidad de movimiento de dicho cuerpo.
De esta forma incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante.
𝐹⃗ =
𝑑(𝑚𝑣)⃗⃗⃗⃗⃗
𝑑𝑡
= 𝑚
𝑑𝑣⃗⃗
𝑑𝑡
+ 𝑣⃗
𝑑𝑚
𝑑𝑡
(4)
Para el caso de que la masa sea constante:
𝑑𝑚
𝑑𝑡
= 0 (5)
Y recordando la definición de la aceleración, nos queda;
𝐹⃗ = 𝑚𝑎⃗ (6)
Tal y como hemos visto anteriormente.
Fig.1: La fuerza aplicada a una partícula es directamente
proporcional a la aceleración que la produce
Si un sistema inercial en el que se tiene un cuerpo en movimiento se mide la fuerza
resultante, Fneta, sobre el cuerpo y simultáneamente la aceleración de este se encuentra
que ambos están relacionados por la siguiente expresión.
𝑎 =
𝐹 𝑛𝑒𝑡𝑎
𝑚
(7)
Donde m es la constante de proporcionalidad, denominada masa.
En este experimento el móvil de masa M es acelerado sobre el plano por un medio de un
hilo liviano en cuyo extremo se coloca una masa m (pesas y porta pesas).
Aplicando la segunda ley de Newton al móvil M tenemos:
𝑇 = 𝑀1 ∙ 𝑎 (8)
Donde T es la tensión de la cuerda.
De la misma forma para el móvil m, tenemos:

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𝑀2 ∙ 𝑔 − 𝑇 = 𝑀2 ∙ 𝑎 (9)
De 7 y 8 obtenemos:
𝑎 =
𝑚𝑔
𝑀+𝑚 (10)
4. MONTAJE Y REALIZACIÓN
Materiales:
 2 juego de masas
 Carril con colchón de aire
 Nivel de Burbuja
 Juegos de masas
 Una balanza
 Computadora
 (EasySense software)
 Foto puertas
 EasySense link 3
Montar el sistema que se muestra en la figura-2, es decir de la misma forma que en el
movimiento rectilíneo acelerado para esto se debe tomar en cuenta los siguientes pasos:
Conectar el interfaz Easysense 3 Link a la computadora, abrir el programa EasySense
Software y conectar la fotopuerta al interfaz Easysense 3 Link.
1. Entrar a cronometro
2. Escoger la opción distancia
3. Entrar polea
4. Seleccionar el número de decimales y la unidad que desee
5. Terminar (en cada una de las tareas anteriores se deba presionar siguiente)
6. Entrar a pantalla y escoger mostrar tabla para visualizar los datos
4.3. Masa constante.
 Se procederá a medir aceleraciones variando la fuerza que impulsa el movimiento,
es decir, manteniendo la masa de la porta masas al móvil constante.
 Acomodar el móvil con la polea y haciendo variar las masas de 2 en 2 gr,
posteriormente realizar la medición de la aceleración para estos casos y registrar los
datos en la tabla 1.
4.4. Fuerza constante.
 Se procederá a medir aceleraciones variando la masa del móvil de 10 a 100gr.
Fig.2 Montaje experimental

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 Colgar en la porta masa colgante una masa constante de 20gr instalar el gancho en
el móvil y acomodar la polea.
 El parámetro “a” es el que usaremos para nuestro análisis y podemos registrarlo en
la tabla 2.
 Después de registrar el valor “a”, cargar el móvil con las dos masas de 10 gr.,
repetir todo el procedimiento y registrar el valor de “a”.
 Anotar la masa m = Móvil+ Paleta+ Gancho+ Porta pesas+ masa colgante.
5. TAREAS
5.1.- Hacer variar la masa colgante de 2gr en 2 gr el porta masas, obtener la aceleración
y calcular fuerza (F=mg) en la M registrar en la tabla1.
5.2.- Hacer variar la fuerza que produce el movimiento acelerado (mcolgante).
5.3.- Realizar el ajuste respectivo de F´=F(a) y encontrar la masa del móvil.
5.4.- Para la siguiente tabla 2, se medirán las aceleraciones, haciendo variar la masa
adicional cargando al móvil con 10 a 10 gr y masa sistema será igual a (MT =Mmmóvil+
ma) registrar en la tabla 2.
5.5.- Luego dividir la unidad sobre la masa total, realizar el ajuste respectivo de a´=
a(1/mT) y encontrar la tensión o fuerza de la cuerda.
5.6.- Calcule el error entre la masa total teórica del sistema (medida con la balanza) y
la experimental obtenida en la tarea 5.3.
6. OBTENCIÓN Y PROCEDIMIENTO DE DATOS
Tabla Nº1: Masa constante
N° m [ ] F [ ] a [ ] F’ [ ]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

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Tabla N° 2 Fuerza constante
Mmovil = ……………………
N° ma [ ] MT [ ] 1/MT [ ] a [ ] a’ [ ]
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
7. PROCESAMIENTO DE DATOS
8. CUESTIONARIO
8.1.- ¿Qué rama de la física estudia el movimiento de los cuerpos teniendo en
cuenta la fuerza que lo produce?
8.2.- ¿Indique la diferencia entre dinámica y estática? ¿Qué leyes y principios reinan en
estos? (justifique)
8.3.- ¿En qué influye la dirección de la aceleración en la sumatoria de fuerza? ¿Y si la
aceleración cambia de sentido?
8.4.- ¿Cómo se comporta la fuerza en función de la aceleración si la masa se mantiene
constante?
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES