DINAMICA

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DINAMICA

  1. 1. LABORATORIO 2: DINAMICA MAYRA ALEJANDRA ESPINOSA BORRERO INGRI MARCELA CUENCA BERNAL MARIA FERNANDA FIERRO MONTENEGRO ELIAM SOFIA OSORIO PULIDO KAREN YAJAIRA SALAZAR LOPEZ 1003 PROFESORA: YESICA ALEJANDRA PALOMARES GUZMANINSTITUCIÓN EDUCATIVA ESCUELA NORMAL SUPERIOR DE NEIVA 2011
  2. 2. TABLA DE CONTENIDO Pág.1. Introducción. 32. Objetivos. 42.1. Objetivo general. 42.2. Objetivos específicos. 43. Dinámica. 54. Materiales. 85. Procedimiento. 85.1. Experiencia N° 1 85.2. Experiencia N°2 105.3. Experiencia N° 3 116. Resultados. 147. Análisis de resultados. 168. Posibles causas de error. 189. Conclusiones. 1910. Bibliografía. 20
  3. 3. INTRODUCCIONMediante este trabajo se establece y se da a conocer que es dinámica, que es fuerza y cuáles son las tres leyesformuladas por Isaac Newton, lo estudiado en el experimento trabajado y en las clases con el profesor. Separte de lo observado y analizado en el día de la práctica junto con los demás compañeros y profesores, paraconcluir con unos conocimientos claros de lo que se trata este tema y como se puede manejar y estudiar en uncontexto practico y real.Se trabajan en este escrito tres (3) experiencias acerca de esta temática, la primera es de fuerza neta y las otrasdos son sobre las leyes de Newton, la primera, la tercera ley y la segunda ley, respectivamente. Para realizareste trabajo, se tuvo en cuenta lo realizado el día de la práctica, el 6 de octubre de 2011, hicimos elexperimento 1 y 3, recogimos todos los datos y calculamos lo que faltaba; el segundo experimento fue hechopor nosotros, una parte, y lo otro lo consultamos. Todo lo visto fue escrito, analizado y concluido en estospárrafos del dicho trabajo.
  4. 4. OBJETIVOSOBJETIVO GENERAL DE LA FISICA: El alumno obtendrá una clara visión de las ideas sobre la naturalezaa través de las prácticas experimentales. Una visión que lo acostumbrara a encontrar las mejoressoluciones, además de brindarle conocimientos específicos, fundamentales para la prevención deaccidentes, para la modificación de productos, procesos, formas de trabajo y mejora de tecnologíaene le campo de la ingeniería.OBJETIVOS PARTICULARES  Determinar la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo inicialmente en reposo.  Interpretar y describir las leyes de Newton.  Define y aplica los conceptos de dinámica, fuerza, masa y aceleración.  Realizar la comprobación experimental de las leyes de Newton.  Desarrollar habilidad en el manejo del material y equipo de laboratorio de física.
  5. 5. DINAMICALa dinámica es la parte de la Física que estudia el movimiento de los cuerpos y las fuerzas que producen dicho movimiento.El objetivo de la dinámica es describir los factores capaces de producir alteraciones de un sistema físico,cuantificarlos y plantear ecuaciones de movimiento o ecuaciones de evolución para dicho sistema de operación.El estudio de la dinámica es prominente en los sistemas mecánicos (clásicos, relativistas o cuánticos), perotambién en la termodinámica y electrodinámica.Isaac Newton con sus tres leyes de del movimiento estableció la base de la dinámica. Demostró que lavelocidad de los objetos que caen aumenta continuamente durante su caída; esta aceleración es la misma paratodos los objetos de cualquier peso, no teniéndose en cuenta la resistencia del aire. Definió la fuerza, la masa ylas relaciono con la aceleración.El movimiento: es el desplazamiento de los cuerpos dentro de un espacio con Referencia a otro cuerpo. Elmovimiento es relativo ya que depende del punto de Vista del observador.La fuerza: es la acción de un cuerpo sobre otro que causa el movimiento. Así se tiene que los cambios demovimiento son producidos por fuerzas. Por ejemplo el peso es la fuerza gravitacional que ejerce la tierrasobre un cuerpo que está en su superficie o cerca. Hay otras fuerzas como la normal, de tensión y derozamiento (fricción).
  6. 6. Esta es la representación de la fuerza normal (FN)La masa: es la magnitud que indica la cantidad de materia de la que está formado el cuerpo en movimiento. Esla medida de la inercia (resistencia que tiene un cuerpo a que se le cambie su estado de reposo o demovimiento).Isaac Newton, científico inglés (1643 – 1727), estableció que todo movimiento se encuentra regido por tresleyes.Según la PRIMERA LEY DE NEWTON, si no existen fuerzas externas que actúen sobre un cuerpo, éstepermanecerá en reposo o se moverá con una velocidad constante en línea recta.Galileo expuso que si no existe fricción, el cuerpo Continuará moviéndose a velocidad constante, ya queninguna fuerza afectará el movimiento. Cuando se presenta un cambio en el movimiento de un cuerpo, éstepresenta un nivel de resistencia denominado INERCIA. Si has ido en un vehículo que ha frenado de improviso ytú has debido detenerte con tus propias manos, has experimentado lo que es la inercia. Por tanto, a la primeraley de Newton también se le conoce como ley de la inercia.”En ausencia de la acción de fuerzas, un cuerpo en reposo continuara en reposo, y uno en movimiento semoverá en línea recta y con velocidad constante.”La SEGUNDA LEY DE NEWTON determina que si se aplica una fuerza a un cuerpo, éste se acelera. Laaceleración se produce en la misma dirección que la fuerza aplicada y es inversamente proporcional a la masadel cuerpo que se mueve. Recuerda que la fuerza y la aceleración son magnitudes vectoriales por lo que tienenun valor, una dirección y un sentido. Si la masa de los cuerpos es constante, la fórmula que expresa la segundaley de Newton es: Fuerza = masa x aceleración.
  7. 7. F=m.aEn cambio cuando la masa del cuerpo aumenta, la aceleración disminuye. Entonces, debes establecer lacantidad de movimiento (p) que equivale al producto de la masa de un cuerpo por su velocidad. Es decir: p = mx v.FUERZAEn el Sistema Internacional la cantidad de movimiento (p) se mide en Kg·m/s² (Newton: N) porque la unidadpara la masa es el kilogramo y la unidad para la aceleración es metros sobre segundo al cuadrado. Por tanto:Fuerza (N) = masa (kg) x aceleración (m/s²)También se encuentra en el Sistema Cegesimal la dina (D): g.cm/seg², para fuerzas de magnitud pequeña,siendo el gramo para la masa y la unidad de aceleración es centímetro sobre segundo al cuadrado.“La aceleración que un cuerpo adquiere es directamente proporcional a las fuerzas que actúan sobre el einversamente proporcional a su masa.”La TERCERA LEY DE NEWTON postula que la fuerza que impulsa un cuerpo genera una fuerza igual que va ensentido contrario. Es decir, si un cuerpo ejerce fuerza en otro cuerpo, el segundo cuerpo produce una fuerzasobre el primero con igual magnitud, en la misma dirección y sentido contrario. La fuerza siempre se produceen pares iguales y opuestos, para cada acción de un cuerpo sobre otro siempre existirá una reacción igual ycontraria. Por esta razón, a la tercera ley de Newton también se le conoce como ley de acción y reacción.“Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre un cuerpo, este reacciona con una fuerza de la misma magnitud,misma dirección y sentido contrario.”
  8. 8. MATERIALESEstos fueron los materiales que se utilizaron en todas las experiencias. MATERIAL Y EQUIPO CANTIDAD MATERIAL Y EQUIPO CANTIDAD Carrito dinámico 1 Polea 1 Cronometro 6 Metro de madera 1 Dinamómetro 1 Soporte universal 1 Cuerda de 1 metro 1 Pesas 2 Balanza 1 Cinta adhesiva de papel 1 Marcador 1 Soporte para masa 2 PROCEDIMIENTOEXPERIENCIA N° 1. FUERZA NETA 1. Determinar la masa del carro, utilizando la balanza. 2. Ubica una polea en el extremo de la mesa. Coloca el porta-pesas y engancha el carro con la cuerda, de tal forma que pase por la polea. 3. Mide la distancia (X) entre el carro y el borde de la mesa.
  9. 9. 4. Ponga una masa en el porta-masas y deja que le carro se desplace libremente hasta el borde de la mesa.5. Registra en la tabla, el tiempo empleado por el carro en el recorrido y calcula la aceleración mediante la expresión: aexp= 2.X/t²6. Repite el procedimiento tres veces, aumentando la masa colgante.7. Determina la aceleración teórica aplicando la segunda ley de Newton como si no existiese rozamiento entre el carro y la mesa, y registra los datos en la tabla de N°1.
  10. 10. EXPERIENCIA N°2. PRIMERA Y TERCERA LEY DE NEWTON 1. Coloca sobre la mesa una pila de más de 10 monedas ($100) y dispara con el dedo índice una moneda de ($100), que colisione directamente sobre la pila de la moneda como se muestra en la foto. ¿Qué sucedió? Anota y dibuja lo observado. 2. Arma un dispositivo de péndulos con los balines de acero. Toma uno de ellos y aléjalo unos 10cm de su posición de equilibrio, déjalo caer ligeramente y anota lo que observas. Como lo muestra la imagen.3. Repite el procedimiento desde diferentes alturas y anota tus observaciones.
  11. 11. EXPERIMENTO N°3. SEGUNDA LEY DE NEWTON 1. Asegura fijamente el dinamómetro en forma horizontal al carro dinámico, tal que puedes hacer la lectura y determinar la masa total del dispositivo en la balanza. Asegurar también la polea al extremo de la mesa como lo muestra. 2. Monta el carro dinámico, el dinamómetro, la polea, el hilo y las pesas. tal como lo muestra la foto. 3. Traza con la cinta adhesiva la trayectoria que seguirá tu móvil y pinta con el marcador una línea perpendicular a este que indica el punto de de inicio. 4. Ayudado con la regla de madera, marca distancia (intervalos) de (10) cm, a lo largo del carril hasta completarlo y asignándoles un numero de marca (1, 2,3…) hasta terminar de marcar el riel. 5. Coloca al carrito inicial que ya haz establecido, y prepara todos los cronómetros en cero, según la cantidad de puntos que te hayan salido con medición anterior.
  12. 12. 6. Suelta el carrito, déjalo correr y al mismo tiempo deja correr todos los cronómetros. (este será tu tiempo inicial).7. Ahora suelta nuevamente el carrito, tomando el tiempo que tarda en llegar el carro a cada uno de los puntos, de la siguiente forma: “cuando el carrito llegue al punto 1, el cronometro 1, deberá estar midiendo el tiempo. cuando termine el punto 2, se detiene el cronometro 2. cuando llegue al punto 3, se detendrá el cronometro 3 y así sucesivamente, de acuerdo al número de marcas o puntos que te hayan resultado. escribes estos resultados en la tabla Nª2.8. Mientras se deslizan en todos los puntos deberás observarla lectura del dinamómetro.
  13. 13. 9. Repite nuevamente el proceso anterior, alternado la pesa 2, es decir que la cuelga (aumentándola y registra los datos en la tabla Nª 3.10. Con los valores obtenidos en la tabla N° 3 y 4, acerca de la distancia y el tiempo, calcula las aceleraciones. Para cada uno.11. Obtén el promedio de la aceleración en cada tabla y úsalo para calcular la fuerza que se ejerce en el carro dinámico. Teniendo en cuenta que: “la masa total es la cantidad suministrada por la balanza cuando pesamos (el carro, el dinamómetro y la pesa 1). Anota las aceleraciones promedio con la masa del sistema y calcula las fuerzas en la tabla N° 4.
  14. 14. RESULTADOSLas siguientes tablas contienen los datos recolectados, escritos y calculados el día de la práctica delexperimento.se manejan 4 tablas de acuerdo a cada experiencia, la tabla N° 1 es de los datos de la experienciaN° 1, del experimento N° 2 no hay ninguna tabla solo observaciones y las dos últimas tablas son para el ultimoexperimento.EXPERIENCIA 1TABLA N° 1. FUERZA NETA. A B C D E F a A m (pesa que cuelga) m (carro) X (m) t (seg) experimental teórica 1 0.05Kg 0.7Kg 0.8m 2.3s 0.30m/s² 0.65m/s² 2 0.1Kg 0.7Kg 0.8m 1.36s 0.86m/s² 1.23m/s² 3 0.15Kg 0.7Kg 0.8m 0.86s 2.16m/s² 1.73m/s² t promedio 1.51sEXPERIMENTO 2. PRIMERA Y TERCERA LEY DE NEWTON. 1. El golpe de la moneda impulsada por el dedo índice hacia la pila de diez monedas de $100, hace que la última moneda de la fila salga, desacomodando el resto de monedas. 2. Al golpear un balín con el otro, este último rebota contra este con la misma fuerza y dirección, solo que con sentido contrario.EXPERIMENTO 3.TABLA N° 2. SEGUNDA LEY DE NEWTON. A B C Tiempo t (seg) PUNTO Distancia d (m) t. inicial 3s a=2X/t² (m/s²) 1 0.1 1.003 0.198 2 0.2 1.54 0.168 3 0.3 1.93 0.161 4 0.4 2.21 0.164 5 0.5 2.61 0.146 6 0.6 2.56 0.183 7 0.7 2.63 0.202 8 0.8 2.83 0.20 promedio de aceleración 0.177Pesa 1, m= 100g Pesa 2, m= 50gFuerza leída en el dinamómetro= 50g
  15. 15. TABLA N° 3. SEGUNDA LEY DE NEWTON. A B C Tiempo t (seg) PUNTO Distancia d (m) t. inicial 1.74s a=2X/t² (m/s²) 1 0.1 0.74 0.36 2 0.2 0.77 0.677 3 0.3 1 0.6 4 0.4 1.32 0.45 5 0.5 1.44 0.48 6 0.6 1.52 0.52 7 0.7 1.74 0.46 8 0.8 1.82 0.48 promedio de aceleración 0.503Pesa 1, m= 100g Pesa 2, m= 70gFuerza leída en el dinamómetro= 70gTABLA N° 5. FUERZA RESULTANTE. A B C EXP Masa del sistema Aceleración promedio Fuerza (N) 1 0.8Kg 0.177 0.1416 2 0.8Kg 0.505 0.4024
  16. 16. ANALISIS DE LOS RESULTADOSEXPERIMENTO 1. FUERZA NETA.  En la siguiente grafica se muestra la relación entre la masa de la pesa que cuelga y la aceleración experimental, observando que son magnitudes directamente proporcionales debido al aumento de las dos; es decir, si al m aumenta la a experimental también aumenta. a experimental contra m 2.5 2.16 a experimental 2 1.5 1 0.86 Series1 0.5 0.3 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 m (pesa que cuelga)  En esta otra grafica se maneja la masa del carro y la aceleración teórica, demostrando su relación. A teorica contra m 2 1.73 1.5 A teorica 1.23 1 0.63 Series1 0.5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 m ( carro)Como se puede observar que la masa es constante y la aceleración aumenta, esto se puede dar por elaumento de la masa de la pesa que cuelga.  ¿Cómo varia los resultados si se modificara la superficie de desplazamiento? Rta.: Los resultados varían, si se modificara la superficie de desplazamiento, de acuerdo con la fricción que existe entre el cuerpo y la superficie de desplazamiento (la que obstaculiza el desplazamiento), si esta es lisa hay poca fricción y mayor aceleración, mientras si la superficie del desplazamiento es rocosa (difícil para desplazar) la fricción es mayor y la aceleración baja.
  17. 17.  ¿Qué sucedería si sobre un cuerpo no existiese o actuara ninguna fuerza? Rta.: Si no existiese o actuase ninguna fuerza sobre un cuerpo que está en reposo este se mantendrá en reposo, y si el cuerpo está en movimiento se moverá en línea recta con velocidad constante. EXPERIMENTO 2. PRIMERA Y TERCERA LEY DE NEWTON. En este experimento se comprobó dichas leyes (1 y 3) a partir de que un cuerpo sobre el cual no actúa ninguna fuerza permanece como esta, ya sea en reposo o en movimiento rectilíneo con velocidad constante, como se ve en las monedas y los balines (quietos), también se observa la tercer ley de acción y reacción, que dice que si un cuerpo ejerce fuerza sobre otro este ultimo reacciona con la misma fuerza y dirección, pero sentido contrario, al decir que se siguió moviendo los balines y una moneda se salió, está ocurriendo dicha acción y reacción. EXPERIMENTO 3. SEGUNDA LEY DE NEWTON. ¿Qué es una fuerza? Rta.: Una fuerza es la acción o influencia capaz de cambiar el movimiento de un cuerpo en reposo o en movimiento; es decir, modifica la aceleración del movimiento. Si la masa de un cuerpo permanece constante, indica ¿Cómo se comporta la aceleración al aumentar la fuerza aplicada? Rta.: La aceleración al aumentar la fuerza aplicada, permaneciendo la masa del cuerpo constante, también aumenta, pues las dos (aceleración y fuerza) son magnitudes directamente proporcionales, si una aumenta la otra también y si disminuye una, la otra le pasa lo mismo. Si a un cuerpo con masa constante se la aplica más fuerza se acelera más. Si la fuerza que se aplica permanece constante, ¿Cómo se comporta la aceleración al aumentar la masa? Rta.: Al estar la fuerza constante, la relación de la aceleración al aumentar la masa es inversa; es decir, si la masa aumenta, la aceleración disminuye y si esta ultima aumenta, la masa disminuye. Si un cuerpo se le aumenta la masa y se le aplica una fuerza constante la aceleración va a disminuir.
  18. 18. POSIBLES CAUSAS DE ERRORLas posibles causas de error en las experiencias del laboratorio son diversas. El principal y gran errorque se tuvo al comienzo fue la mala toma de los tiempos pedidos en los análisis; como se puedeobservar en las tablas del análisis, hay errores en los tiempos, mientras uno son altos otros son bajitosy al sacar los otros datos como la aceleración y la fuerza, se tiene el problema de que no son losuficientemente bien o que simplemente no se comportan como se debe.Otros problemas comunes fueron: algunas veces que tocaba convertir las unidades de masa y algunosno pudieron. Algunos anotaron mal los apuntes, otros ni los copiaron y los copiaron de alguno que lascopio mal. No pudieron hacer lo explicado en las guías de trabajo, confundieron lo explicado. Noutilizaron bien los datos ni las formulas. Esos fueron algunas de las equivocaciones que se tuvo en lapráctica y en su análisis para este trabajo.
  19. 19. CONCLUSIONES La dinámica es el estudio del movimiento y las fuerzas que resultan de este. Al haber cambios de movimiento se entiende que son producidos por fuerzas y a la vez se está hablando de dinámica. Para el estudia de esta se debe manejar los conceptos de masa (medida de inercia: capacidad de un cuerpo a que se le cambie su estado de reposo o de movimiento), fuerza (acción que cambia el movimiento de un cuerpo, los acelera) y aceleración (cambio de la velocidad). Isaac Newton instituyó el fundamento de la dinámica con sus tres leyes: la ley de la inercia, la ley del movimiento y la ley de acción y reacción, las cuales hoy son importantes en el contexto diario.la primera, como su nombre lo dice, sin la actuación de alguna fuerza un cuerpo sigue en reposo o con movimiento rectilíneo de velocidad constante. La segunda se establece con la formula: F=m.a y las relaciones entre estas y la tercera es de la fuerza ejercida por un cuerpo sobre otro y su reacción de sentido contario pero igual magnitud. Las relaciones entre las variables de fuerza, aceleración y masa, expuestas en la segunda ley de Newton, son inversa y directa. La fuerza y la aceleración son magnitudes directamente proporcionales, porque al aumentar la fuerza también aumenta la aceleración o igual si disminuye una, la otra también. Mientras que la aceleración y la masa son magnitudes inversamente proporcionales, porque si aumenta la masa la aceleración disminuye o si esta ultima aumenta la masa disminuye.
  20. 20. BIBLIOGRAFIA Practica de laboratorio. Leyes de newton. Nueva escuela tecnológica. Competencias específicas. Tomado de internet: http://www.netmexico.com/practicas/FIS16LN.pdf Trabajos de física. Dinámica y física. Monografías. Yamid Montenegro. Tomado de internet: http://www.monografias.com/trabajos-pdf/dinamica-fisica/dinamica-fisica.pdf Leyes de newton. Física 1. McGraw-Hill Interamericana, S. A. Tippens, P (1992). Tomado de internet: http://www.planamanecer.com/recursos/alumno/bachillerato/Documentos/febrerodos/leyes%20de% 20newton.pdf Se encontró información en las siguientes páginas que no estaban en documento pdf: http://conceptosdefisica.blogspot.com/2007/04/esttica-dinmica-y-cinemtica.html http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd98/Fisica/02/leyes.html En estas páginas se pudo averiguar sobre la dinámica y las leyes de Newton.

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