Sistema de masas sobre una tabla de fuerzas en totalequilibrio (leyes de Newton). Canizales Cuevas d s 2520142018, Rocha Varela y r 2520142066, Castañeda Andrade b s 2520142023. Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas Universidad de Ibagué. Programa de Ingeniería Civil.
[email protected] Abstract:- This laboratory report is evidence of the experimental development called laws of newton, which aims to determine the severity of a system of masses on a table of forces from the view class methodology; This experiment consists in making a montage of three sets of masses on a table of forces which contains conveyor and pulleys so that the system is in total balance, to perform ten times this procedure taking data from the internal angles and masses, the results are placed in tables for its respective analysis. Palabras clave: Leyes de newton, tensión, gravedad, aceleración, masa, peso, equilibrio, fuerzas. INTRODUCCION En el presente informe de laboratorio se pretende dar a conocer las leyes de Newton o leyes del movimiento de Newton aplicando la teoría y el método científico experimental. Las leyes de newton son tres principios a partir de los cuales se explica la mayor parte de los problemas planteados por la mecánica, en particular a aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo. Las leyes enunciadas por Newton, y consideradas como las más importantes de la mecánica clásica, son tres: la ley de inercia, la relación entre fuerza y aceleración y la ley de acción y reacción. Newton planteó que todos los movimientos se atienen a estas tres leyes principales, formuladas en términos matemáticos. Un concepto es la fuerza, causa del movimiento y otro es la masa, la medición de la cantidad de materia puesta en movimiento; los dos son denominados habitualmente por las letras F y m. [1] Las leyes fundamentales de Newton son [2]: Si la masa del cuerpo es constante se puede establecer la siguiente relación, que constituye la ecuación fundamental de la dinámica: = . Donde m es la masa del cuerpo la cual debe ser constante para ser expresada de tal forma. La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, también llamada fuerza resultante, es el vector suma de todas las fuerzas que sobre él actúan. Así pues: ₁= . Si la masa de los cuerpos varia, como por ejemplo un cohete que va quemando combustible, no es válida la relación = . y hay que hacer genérica la ley para que incluya el caso de sistemas en los que pueda variar la masa. Para ello primero hay que definir una magnitud física nueva, la cantidad de movimiento, que se representa por la letra p y que se define como el producto de la masa de un cuerpo por su velocidad, es decir: = . Newton enunció su ley de una forma más general: = ( . ) Y se obtiene la expresión clásica de la Segunda Ley de Newton: = . De esta ecuación se obtiene la unidad de medida de la fuerza en el Sistema Internacional de Unidades, el Newton: 1 =1 . ² 372).192 − 1. = . Tabla de fuerzas.165 − 1. = .15 kg 120° 0. 1. 40° − (1.11 kg 100° 0. . cuerda.4357 + 0. .350 = 10° + 3.078 = . = (1.078) . . 2 3 4 5 ángulos masas ángulos masas ángulos masas ángulos masas ángulos masas 110° 0.361 − 1. 20° − 3. 1. 4.16 kg 140° 0.12 kg 60° 0.14 kg 120° 0. Datos obtenidos en el experimento para realizar el procedimiento matemático. Transportador.372).MATERIALES Y METODOLOGIA DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. poleas. Se trata de conseguir el equilibrio de los tres juegos de masa cambiando relativamente las masas a cada juego. 130° 0.188 = . 30° = 0 20° − (1. = .470 = .470) .13 kg 130° 0. = 0. 3.686 − 1.185 kg 120° 0. 5. = .238 + 1. = . 40° 40° − 1 = 0 10° + (1. Se repite el procedimiento anterior diez veces y se grafica el respectivo diagrama de cuerpo libre. 10° − 3.372). Se procede a ubicar los tres juegos de masas sobre cada cuerda. 30° 30° − 1 = 0 20° + (1.16 kg 80° 0. ANALISIS DE RESULTADOS 1 = 2. . Juego de masas.205 kg Tabla 1.80 kg 120° 0. 30° − (1.13 kg 160° 0.813).372). 2.16 kg 140° 0. = . Se miden los ángulos internos y los valores de cada masa y se ubican en una tabla.813). = 2. 2.14 kg 130° 0. = (1. Se realiza el montaje del sistema como se ve en la imagen = (1. 40° = 0 10° − (1. 20° + 3. = 0. = 1. = 1.155 kg = (1.19 kg 140° 0. = 2. TI T3 T2 = 2.274).274). . 30° 30° − 1 = 0 30° + (1. física Universitaria decimosegunda edición volumen 1.357 = = 2. .784 + 0.357 − 1. [2] Paul E Tippens.568) 30° + 3.568) 30° − (1. Como medida alterna con los datos obtenidos y al solucionar los sistemas de ecuación comprobamos que al igualar las sumatorias o al realizar las operaciones los resultados eran igual a cero. Posible fricción entre la cuerda y la polea. = . PRECISION Y ERROR Los errores humanos en este laboratorio corresponden al manipular algunos instrumentos como el transportador incorporado en la mesa de fuerzas ya que al ubicar y fijar las diferentes poleas se pierda consistencia. .3. CONCLUSIONES Desafortunadamente no se pudo hallar la gravedad del problema ya que al desarrollar los sistemas de ecuaciones por simple despeje las gravedades se cancelan. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1] Sears Zemansky. 30° − 3 30° = 0 30° − (1. = 1. = . = 2. física décimo grado conceptos básicos y aplicaciones fundamentales. desajuste de la mesa de fuerzas que ocasiona un desequilibrio y un posible error a la hora de tomar los valores de las masas. 1992.568). Mcgrawhill. = (1.568).568 = = . por lo tanto en tres ocasiones comprobamos que el sistema está en total equilibrio. Creemos nosotros que el desarrollo experimental fue mal elaborado y que tal vez tenía que ser ideado para hallar la tercera tensión y su respectiva masa para que el sistema quedara en total equilibrio. Pearson 2009.784 − 1. También hallamos las tensiones de cada sistema y comprobamos que las tensiones tienen que ser aproximadamente iguales para que estén en equilibrio. también se podría considerar que en algunas mediciones el sistema no esté en total equilibrio y esto hace que al realizar los cálculos el resultado no este tan preciso. por este motivo no es posible encontrar la gravedad. = (1.568) = 0.