CURSO: FSICA 1 EXPERIENCIA N 3: FUERZA Y MOVIMIENTO - SEGUNDA LEY DE NEWTON

Investigacin de la relacin entre fuerza, masa y aceleracin

I. OBJETIVOS

Establecer la relacin entre fuerza, masa y aceleracin.

Determinar cmo afecta a la aceleracin de un carrito que se mueve rectilneamente el

incremento de la masa, manteniendo la fuerza constante.

Determinar cmo afecta a la aceleracin de un carrito que se mueve rectilneamente el

incremento de la fuerza aplicada sobre l.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

N Cant. Descripcin Cdigo

1 1 PASPORT GLX Xplorer PS-2002

2 1 Motion Sensor PS-2103

3 1 Notebook ThinkPad / (inc.) AC

Adapter 65 W 20 V

4 1 1.2 m Classic Dynamics System ME-9429A

5 1 Dynamics cart ME-9430

6 1 Smart pulley with clamp ME-9448A

7 1 Mass and Hanger Set ME-9348

8 1 Hilo resistente SE-8050

9 1 Nivel de mesa

10 1 Triple Beam Balance SE-8707

III. INTRODUCCIN

Supongamos que sobre un cuerpo se ejerce una fuerza externa neta , esto es, la suma vectorial

de todas las fuerzas que actan sobre dicho cuerpo, entonces ste acelera. La segunda ley de Newton

se expresa como:

(1)

Usaremos un Sensor de Movimiento para investigar esta ley.

Fig. 1: Montaje del equipo

Sensor de Movimiento Carril 1,20 m Polea y clamp

Masa y portapesas

Debido a que ambas masas estn unidas por una cuerda, la aceleracin resulta:

(2)

Esta actividad consta de dos partes. La primera parte explora la relacin entre la aceleracin y la

variacin de la fuerza neta, manteniendo la masa del carro constante; y en la segunda parte la relacin

entre la aceleracin y la variacin de la masa del carro, manteniendo la fuerza neta constante.

IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Asegrese de que el carril est bien nivelado.

4.1 Instalacin del GLX

Disponga el equipo tal como se muestra en la Fig. 1.

Encienda el GLX ( ) y conecte el sensor de movimiento en la parte superior del GLX.

Abra el archivo titulado Data Studio

Site el carril sobre una superficie horizontal. Nivele el carril situando el carrito sobre l. Si el carrito se

desplaza en una direccin u otra, utilice el pie ajustable de uno de los extremos del carril para subirlo o

bajarlo hasta que est nivelado y el carrito no se mueva.

4.2 Toma de datos

CASO 1: Masa constante

Mida la masa del carrito y luego colquelo sobre el carril a una distancia mnima de 15 cm del sensor de

movimiento.

Ate un hilo resistente a una masa suspendida que inicialmente es de 5 g (masa de la portapesas).

Observe que la cuerda est en posicin paralela al carril en todos los casos.

Suelte el carro tal que se mueva hacia la polea y presione para comenzar la corrida N 1.

Presione justo antes de que el carro llegue a la parte final de su recorrido.

Analice la grfica velocidad vs tiempo y obtenga el valor de la aceleracin experimental en cada caso.

Anote los valores medidos en la Tabla N 1. Se debe tener en cuenta que la masa suspendida va

incrementando (5 g en cada caso hasta los 25 g). Ver la Fig. 2.

Fig. 2. Diseo experimental con fuerza aplicada variable

CASO 2: Fuerza constante

La masa suspendida permanecer constante en 0,015 kg y el carro se soltar, como el caso anterior,

siempre a la distancia mnima de 15 cm delante del sensor.

Presione para comenzar la corrida N 1 y registre los datos. Suelte el carro tal que se mueva

hacia la polea.

Presione justo antes que el carro llegue a la parte final de su recorrido.

Agregue masa encima del carrito y repita el mismo procedimiento mencionado en los tems anteriores.

Analice la grfica velocidad vs tiempo y obtenga el valor de la aceleracin experimental en cada caso.

Anote los valores medidos en la Tabla N 2. Se debe tener en cuenta que la masa suspendida es la misma

en todos los casos. Ver Fig. 3.

Fig. 3 Diseo experimental con masa del carro variable

V. ACTIVIDADES

Analice la grfica velocidad vs tiempo en el programa Data Studio y obtenga el valor de la

aceleracin experimental, por medio del ajuste lineal aplicado a la grfica.

Anote los datos en las tablas a partir de sus resultados referenciales y experimentales.

Tabla N 1 Determinacin de la aceleracin experimental para distintos valores de fuerza aplicada al

carrito.

M = Mcarrito = ______________kg

N Masa

suspendida (kg)

Fuerza neta

(N)

Aceleracin calculada (m/s2)

g = 9,81 m/s2

Aceleracin experimental (m/s2)

(obtenida del ajuste lineal)

1 0,005

2 0,010

3 0,015

4 0,020

5 0,025

Tabla N 2 Determinacin de la aceleracin experimental para distintos valores de la masa sobre el

carrito.

= ___________N (m = masa suspendida)

N Masa del carrito ms las pesas

M (kg)

Aceleracin calculada (m/s2)

g = 9,81 m/s2

Aceleracin experimental (obtenida

del ajuste lineal) (m/s2)

1 (Mcarrito + 0,100) kg = .... kg

2 (Mcarrito + 0,200) kg = .... kg

3 (Mcarrito + 0,300) kg = . kg

4 (Mcarrito + 0,400) kg = . kg

5 (Mcarrito + 0,500) kg = . kg

Guarde su archivo del Data Studio de cada una de las corridas que ha realizado.

Encuentre el error relativo porcentual entre el valor calculado y experimental de la aceleracin para

cada una de los corridas en ambos casos.

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