Laboratorio de Física I, Sección 08 Práctica de Laboratorio No. 5

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Ahora bien, para comprender la Segunda Ley del Movimiento de Newton, es necesario conocer las variables cinemáticas de un cuerpo en movimiento:

POSICIÓN:

Wilson, J.; Buffa, A. & Lou, B. (2007), definen en su libro de texto que la posición de una partícula es una cantidad vectorial con componentes en “x”, “y” y “z”, las cuales varían dependiendo si es un movimiento en 1, 2 o 3 dimensiones.

DESPLAZAMIENTO:

Young, H. & Freedman, R. (2013), definen al desplazamiento como el cambio de posición de una partícula ubicada en un punto P1 hacia un punto P2. En este movimiento, la partícula u objeto modifica su posición relativa a un eje de coordenadas. Dicho movimiento es definido como la posición final del objeto menos la posición inicial del mismo:

[pic 3]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

VELOCIDAD:

Young, H. & Freedman, R. (2013), explican que la velocidad media es el cociente entre el desplazamiento de una partícula dividido entre el intervalo de tiempo que le tomó a dicha partícula realizar el cambio de posición: [pic 4]

[pic 5]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

De igual forma, la velocidad instantánea se define como el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo se aproxima a cero.

[pic 6]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

ACELERACIÓN:

La aceleración media es definida por Wilson, J.; Buffa, A. & Lou, B. (2007), como la tasa del cambio de velocidad de una partícula dentro del tiempo. [pic 7]

[pic 8]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

De igual forma, la aceleración instantánea se define como el límite de la aceleración media cuando el punto P2 se acerca a P1 de modo que la tasa de velocidad y la tasa del tiempo se acercan a cero.

[pic 9]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

MASA Y FUERZA:

Young, H. & Freedman, R. (2013), presentan que la razón de la magnitud de la fuerza neta y la magnitud de la aceleración es constante, sin importar la magnitud de la fuerza neta. Esta razón es conocida como masa inercial:

[pic 10]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

Esto redefine al concepto de masa, de manera que esta es una medida cuantitativa de la inercia. Por ende, cuanto mayor sea la masa de un objeto, y por tanto su inercia, más se resistirá este cuerpo a ser acelerado.

[pic 11]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

TERCERA LEY DE NEWTON:

“Si un cuerpo A ejerce una fuerza sobre otro cuerpo B (una acción), entonces, el cuerpo B ejerce una fuerza sobre el cuerpo A (una reacción). Estas dos fuerzas tienen la misma magnitud, pero dirección opuesta al actuar sobre cuerpos diferentes.”

De acuerdo a Young, H. & Freedman, R. (2013), una fuerza que actúa sobre un cuerpo siempre es el resultado de su interacción con otro cuerpo. De esta forma, la fuerza ejercida sobre un cuerpo tiene dirección opuesta a la que el cuerpo ejerce y estas fuerzas ejercidas mutuamente, tienen la misma magnitud, pero en dirección opuesta.

[pic 12]

Fuente: Young, H. & Freedman, R. (2013).

DISEÑO EXPERIMENTAL

La práctica de laboratorio No. 4 se realizó utilizando el siguiente equipo:

- Riel de aire con polea

- Deslizador con tornillo

- Juego de cuatro masas de 10.0 g.

- Un soporte de masas

- Dos fotointerruptores

- Unidad Medidora Datameter 1000

- Dos portasensores

- Una balanza granataria

- Un nivel

- Una regla de 1.00 metro

- Dos nueces dobles

- Dos soportes universales

Con el equipo presentado, se armó el siguiente montaje de un sistema de masa constante en el cual influye una fuerza neta aplicada:

Figura No. 1. Montaje experimental empleado en la presente práctica de laboratorio.

[pic 13]

Fuente: Propia

A continuación, se identifican los pasos principales llevados a cabo el día de la práctica para la realización del procedimiento:

- Primeramente, se montó el equipo presentado, utilizando el nivel y los tornillos en la parte inferior del riel de aire para lograr que este se encontrará lo más recto posible en posición horizontal.

- Seguidamente, se montaron los soportes universales, los cuales sostuvieron a los portasensores, uno por cada soporte universal. En estos portasensores, se colocaron los dos fotointerruptores, utilizados para medir los tiempos que empleaba el deslizador de aire con las diferentes masas a través de diversas corridas en recorrer una distancia específica.

- Posteriormente, se colocó en el riel de aire el sistema de masa constante, el cual estaba conformado por el deslizador, 4 masas de 10.0 g y el soporte. Ahora bien, el soporte fue enlazado al deslizador con hilo, el cual se extendía a lo largo del riel de aire y pasaba por la polea al final de este.

- Finalmente, se configuró la unidad del Datameter 1000 con los dos fotointerruptores en la opción de sensor to sensor y a continuación se prosiguió a medir los tiempos que le tomaban al deslizador recorrer la distancia horizontal entre los dos soportes universales, la cual fue medida con la regla de 1.00