Laboratorio #5 Segunda Ley de Newton con masa constante

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- ¿Cuáles son las fuentes de error en su experimento?

Algunas fuentes de error en el experimento pueden deberse a la medición incorrecta de las distintas masas requeridas para hacer los cómputos correspondientes. Otras fuentes de error que pudieron afectar el experimento fue al soltar el carrito, que levemente el carrito chocaba al final de la pista y el sensor de movimiento se movía. Otra posibilidad es que por momentos el hilo se desprendía de la polea.

- ¿Sus resultados verifican la segunda ley de Newton? Explique

Según la segunda ley de Newton una fuerza externa neta actúa sobre un cuerpo. Dicho cuerpo u objeto adquiere aceleración y ésta es proporcional a la fuerza neta aplicada. Los resultados obtenidos en el experimento nos permiten revisar esta ley, (tablas 1 y 2), ya que a medida que la la fuerza que se le aplicaba al carrito aumentaba, se desplazaba por el plano con mayor aceleración.

- Una bicicleta tiene una masa de 13.1 kg, y su ciclista, una de 81.7 kg. El ciclista está pedaleando, de modo que una fuerza neta horizontal de 9.78 N lo acelere. ¿Cuál es la aceleración?

Discusión:

En este laboratorio se analizó la segunda ley de Newton con masa constante. El objetivo del mismo fue descubrir el efecto que tiene la aplicación de una fuerza externa neta F sobre la aceleración a de un cuerpo de masa m. Se realizaron una serie de pruebas que consistían en aplicar una fuerza externa a un carrito en una pista, para que el mismo se desplazara por un plano horizontal. Se cambió la magnitud de la fuerza externa aplicada para las tres pruebas. Se utilizo un sensor de movimiento, un sistema de masas, una polea y el programa de computadoras Data Studio para realizar las gráficas de velocidad vs. tiempo. Se creó otra gráfica adicional de fuerza vs. aceleración para determinar la masa total del sistema.

Como parte de este experimento se comenzó con una primera prueba colocando 40 g de masa en el carrito y 20 g de masa en el porta pesas sujetada al carrito. Resultando en una aceleración de 0.263 m/s², según calculada en Data Studio. En la segunda prueba de este experimento se coloco 20 g de masa al carrito y 40 g de masa en el porta pesas sujetada al carrito. Resultando con una aceleración de 0.488 m/s². En la tercera prueba de este experimento, la distribución de peso fue de 0 g de masa en el carrito y 60 g de masa en el porta pesas sujetada al carrito. Resultando con una aceleración de 0.737 m/s². Al calcular la aceleración predicha se evaluó la diferencia porcentual entre ambos datos (predichos y medidos), estos arrojaron como porcentaje de error 24.4%, 22.2% y 18.7 % para las pruebas 1, 2 y 3. La segunda parte del experimento consistió en evaluar la masa total de sistema para lo cual se obtuvo 0.909 kg, de acuerdo a la pendiente calculada de la gráfica de fuerza vs. aceleración. Al comparar la masa total medida y la masa total resultante de la pendiente de la gráfica de fuerza vs. aceleración se obtuvo un porcentaje de error de 10%.

Conclusión:

Al finalizar las tres pruebas, se concluyo que la segunda ley de Newton es válida. Se comprobó que a medida que se aumenta la fuerza externa aplicada a un objeto, mayor será la aceleración con la que éste desplazará. Igualmente se comprobó que la masa total del sistema se mantuvo constante en cada una de las distintas pruebas realizadas. Además al evaluar los porcentajes de diferencia calculados para la aceleración, se puede decir que fueron números un poco elevados, sin embargo la segunda ley de Newton sigue siendo correcta. Esto se debe a que los resultados obtenidos (calculados y medidos) no están tan distantes unos de otros. Ya de esperarse, algunas fuentes de error de las que se observo pueden deberse a imprecisiones al momento de tomar las medidas para hacer los cálculos correspondientes. Por último, se observó la proporcionalidad de la aceleración de un objeto a la fuerza externa aplicada; a mayor fuerza, mayor aceleración.

Graficas Data Studio: [pic 2]

[pic 3][pic 4]