Reporte final fisica basica.
- 1. 1 Segunda Ley de Newton Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería Departamento de Física Laboratorio de Física Básica 201212590 Manuel Alejandro Tay Garcia 201212850 Luis Miguel Ajuchán Chiquitó Resumen—En la práctica de laboratorio se llevo a cabo la determinación y calculo del coeficiente de fricción estático y dinamico, con el objetivo de demostrar en la segunda ley de Newton, que el coeficiente estático es mayor al coeficiente dinamico. En el laboratorio se realizó por medio de un sistema formado por una polea en un plano inclinado, con dos diferentes masas, introduciendo en una de ellas monedas. Cuando las masas estaban en equilibrio se pudo predecir el coeficiente de fricción estático, y al introducir más monedas y lograr un movimiento constante se pudo predecir el coeficiente de fricción dinamico, Luego se calculo la masa 2 del sistema pero esta vez en forma contraria con la aceleracion para el lado contrario. I. I-A. O BJETIVOS Coeficiente de fricción estático: Este coeficiente de proporcionalidad que relaciona la fuerza necesaria para que un bloque empiece a deslizarse y la fuerza normal. Objetivo General •Analizar la Segunda Ley de Newton para determinar experimentalmente la relación que existe entre fuerza, masa y aceleración para un cuerpo con movimiento unidireccional bajo la acción de una fuerza neta externa. I-B. la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de de un kilogramo de masa, para que adquiera una aceleración de 1m/ s2 , N = kg * m/s2 .Esta ley explica que ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza neta: la fuerza modificara el estado de movimiento, cambiando la velocidad en modulo o dirección. Coeficiente de Friccion Dinamico: El es el coeficiente de proporcionalidad que relaciona la fuerza de rozamiento que actúa sobre un bloque que se desliza y la fuerza normal. Objetivos Especificos •Calcular los coeficientes de fricción estatico y dinamico provocadas entre la masa del móvil y la superficie del plano inclinado. •Predecir la masa m2 que cuelga cuando la masa m1 acelera bajando por el plano. •Demostrar que el coeficiente de fricción estática es mayor al coeficiente de fricción dinamico. II. M ARCO T EÓRICO Segunda Ley de Newton: También conocida como Ley Fundamental de la Dinámica o Ley de la Fuerza, ya que determina la relación proporcional entre fuerza y variación de la cantidad de movimiento lineal de un cuerpo. La segunda ley de Newton dice que la aceleración que adquiere un objeto por efecto de una fuerza total es directamente proporcional a la magnitud de la fuerza total, tiene la misma dirección que la fuerza total e inversamente proporcional a la masa del . Esta ley cuantifica la fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que se puede expresar: F = ma Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, o sea tienen un valor, una dirección y un sentido. La fuerza es medida en Newton, representada por N. Un Newton es Figura 1. Calculo de Los Coeficientes de Friccion Para Figura 1: Calculo Coeficiente de Friccion Estatico. m2 g − m1 gsenθ m1 gcosθ (1) 1 Xf = X0 + V0 t + at2 2 (2) µs = De: Obtenemos: a= 2x t2 (3)
- 2. 2 De Figura 1: Calculo de Coeficiente de Friccion Dinamico. µk = a(m2 − m1 ) + m2 g − m1 gsenθ m1 gcosθ (4) Figura 2. Calculo de la masa2 De Figura 2: Calculo de la masa 2. m2 = m1 + gsenθ − µk (m1 gcosθ − m1 a) a+g III. (5) D ISEÑO E XPERIMENTAL Equipo a Utilizar: •Plano Inclinado, con su masa y polea. •Cronometro. •Cinta métrica. •Un recipiente como segunda masa variable. •Monedas de a centavo. •Hilo de cáñamo •Una balanza •Dos masas. Magnitudes Fisicas a medir: Para Figura 1. •Distancia que corre la m1 luego de aplicar mas peso a m2 (m). •Tiempo que tarda la m1 en recorrer la distancia de 0.8m (s). •Peso de la m1 y m2 al estar en reposo y en movimiento (kg). Para Figura 2. •La m2 que se obtiene al deslizar la m1 en sentido contrario. encima de la tabla unir la primera y segunda masa por medio del hilo de cáñamo haciéndole pasar por la polea, comenzar a introducir centavos en la primera masa, jalar un poco el hilo solo para ver si el sistema se mueve de no ser así seguir añadiendo mas centavos. 3. Verificar si la cantidad añadida en m2 logre que la masa m1 este a punto de moverse, mover la masa m1 sobre el plano, poco a poco verificando que apenas resbale, y realizar las mediciones necesarias para calcular el coeficiente de friccion estático. 4. Seguir introduciendo más monedas al mismo contenido anterior de monedas, hasta que la masa m1 se deslice en el plano de tal manera que sea un movimiento uniforme. 5. Para medir la aceleración del sistema, colocar la masa m1 al principio del plano, se hará el supuesto que el sistema se acelera de manera uniforme, que parte desde la parte más baja del plano y el movimiento cesa cuando la masa m1 llega a una distancia de 0.8m. 6. Medir 4 veces el tiempo que tarda la masa m1 en llegar al final de los 0.8m. 7. Recabar toda la información de la distancia “x” y el de los 4 tiempos, con estas medidas calcular su valor medio como su incerteza, para luego calcular la aceleración. 8. Proceder a medir indirectamente el coeficiente de fricción cinética . 9. Con el mismo plano inclinado pero diferentes masas proceder a deslizar la m1 en sentido contrario ahora acelerando hacia la izquierda. 10. Tomar 4 veces el tiempo que tarda m1 en llegar al final de la pista ahora partiendo desde 0.4m. 11. Proceder a calcular la aceleracion de la masa m1. 12. Con los datos obtenidos proceder a calcular la m2 y comparar el dato teorico con el dato experimental. IV. R ESULTADOS Para El Coeficiente de Friccion Estatico (µs )(Figura 1) + (0.0784 − 0.0001)kg + (0.0551 − 0.0001)kg + 25o − 1o 9.8 m/s2 Masa 1 Masa 2 Angulo Gravedad Para El Coeficiente de Friccion Dinamico (µk )(Figura 1) Masa 1 Masa 2 Angulo Aceleracion Gravedad + (0.0784 − 0.0001)kg + (0.0547 − 0.0001)kg + 25o − 1o 2 + (0.31 m/s − 0.071) 9.8 m/s2 Tiempo promedio para la aceleracion (Figura 1). Procedimiento: t 1. Armar el equipo de manera que se forme un plano inclinado, escoger y fijar un ángulo de inclinación entre 24 y 26 grados. 2. Colocar la primera masa en el plano inclinado sobre (2.28 + − 0.26)s Coeficientes De Friccion.
- 3. 3 µ µs µk (µ (0.31 (0.29 + − + − + − ∆µ) 0.0024) 0.0019) VIII. A NEXOS Tabla Posicion Vs Tiempo. (Figura 1) Xn t1 t1 t1 t1 t (0.8)m 2.26 2.25 2.31 2.28 2.28 ∆t 0.26s Tabla Posicion Vs Tiempo. (Figura 2) Xn t1 t1 t1 t1 t (0.4)m 1.69 1.72 1.78 1.72 1.73 ∆t 0.26s Para calcular la m2.(Figura 2) m1 m2 Aceleracion Gravedad Angulo + − + − 0.0001)kg (0.0778 (0.005 0.0001)kg + (0.27 − 0.083)m/s2 9.8 m/s2 + 25o − 1o Tiempo promedio para aceleracion (Figura 2). t (1.73 + − 0.26)s Masa 2. Masa 2 (0.0078 V. + − 0.003)kg D ISCUSIÓN DE R ESULTADOS •El error de los instrumentos de laboratorio influye mucho en el resultado ya que este no es exacto y por lo tanto debido a su margen de error no se obtuvo un resultado exacto. •El mal uso de los instrumentos de laboratorio asi como el tiempo de reaccion de la persona que tomo los tiempos influyen en el resultado ya que este se vuelve menos satisfactorio. VI. C ONCLUSIONES •La practica que tuvo como objetivo el demostrar que existe relación entre fuerza, masa y aceleracion. Esto relacionando el movimiento efectuado entre ellos demostrando asi la segunda ley de newton. •Se predijo la masa 2 por medio de la ecuacion derivada de el DCL (Figura 2) La cual nos da un resultado de 0.008kg, la cual al compararla con la masa teorica de 0.005kg haciendo una comparacion con su rango de incerteza. •Se comprobo por medio de ecuaciones derivadas del DCL (Figura 1) que el coeficiente de friccion estatico es mayor al coeficiente de friccion dinamico. •Se demostro que el coeficiente de friccion estatico es mayor al coeficiente de friccion dinamico. Lo cual hace referencia al hecho de que el coeficiente de fricción estático llega a su punto de estabilidad y empieza el movimiento. Al igual que para el coeficiente de friccion dinamico con un comportamiento constante. VII. Figura 3. Materiales y equipo armado F UENTES DE CONSULTA •Resnick, Halliday, Física,Parte I, Decimosegunda edición. Páginas de la 133-135. (Marco teórico). •Paul E. Tippens, Física conceptos y aplicaciones, Séptima edición. Paginas de 137-143. (Marco teórico). Figura 4. Incerteza en la medida experimental y la medida teorica