COLEGIO PREPARATORIO DE ORIZABA
LABORATORIO DE FÍSICA
TITULO DE LA PRÁCTICA: LEYES DE NEWTON
PRÁCTICA NÚMERO: 7
BONET LEZAMA JOSÉ RAMÓN
MEDELLÍN PONCIANO KARLA CRISTINA
GARCÍA MENDOZA DANIELA
MERINO DE LA CRUZ ALAI MARELY
RAMÍREZ CORTINA NOEMI GUADALUPE
VÁZQUEZ SILVA VALERIA
NOMBRE DEL CATEDRÁTICO Y ASESOR:
MARTHA PATRICIA OSORIO OSORNO
ORIZABA VER; A 12 DE NOVIEMBRE DEL
2014
Material no biológico:
·
Pistola
de juguete que lanza pelota
·
Pistola
de juguete que lanza dardo
Objetivo:
Reconocer las
leyes de Newton, para poder diferenciar la acción y reacción de los ejemplos.
Técnica:
1.-
La maestra nos dictó un
problema para entender una de las leyes de Newton, acción-reacción
a) Un bloque cuya masa es de 4 kg es
jalado mediante una fuerza horizontal como se ve en la siguiente figura:
A1) Calcular la fuerza de reacción (R) que
ejerce el piso sobre el bloque.
B1) La fuerza horizontal Fx que se
requiere para dar al bloque una velocidad horizontal 6 m/s en 2 s a partir del
punto de reposo. Considera despreciable la fricción entre el piso y bloque.
Datos:
m= 4 kg
p= 9.81 m/s2
v= 6 m/s
a= 3/s
t= 2 s
Fórmulas:
Σ Fx= max
Σ Fy= may
Sustitución:
Fuerza en Fx
Σ Fx= (3 m/s2) (4 kg) = 12 N ó 12 kmg/s2
Fuerza en Fy
Σ Fy= P = (4kg) (9.81 m/s2) = 39.24 N ó
39.24 kgm/s2
2.- Al terminar este ejercicio la maestra saco de su bolsa dos
pistolas de juguete, una que tiraba una pelota y la otra tiraba un dardo.
3.- Después de haber lanzado la pelota y el dardo, teníamos que
explicar cuál era la acción-reacción de cada una de ellas.
Antecedentes:
PRIMERA LEY
La primera
ley de Newton, conocida también como Ley de inercia, nos dice que si sobre
un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en
línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale
a velocidad cero).
Como sabemos,
el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que
describa el movimiento. Así, para un pasajero de un tren, el interventor viene
caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve
pasar el tren desde el andén de una estación, el interventor se está moviendo a
una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al
cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo
especial de sistemas de referencia conocidos como Sistemas de referencia
inerciales, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa
que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad
constante.
SEGUNDA LEY
La Segunda
ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la
fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que
adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo,
de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:
F=ma
Tanto la
fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además
de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de
Newton debe expresarse como:
F = m a
La unidad de
fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se
representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer
sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para que adquiera una
aceleración de 1 m/s2, o sea,
1 N = 1 Kg ·
1 m/s2
La expresión
de la Segunda ley de Newton que hemos dado es válida para cuerpos cuya masa sea
constante. Si la masa varia, como por ejemplo un cohete que va quemando
combustible, no es válida la relación F = m · a. Vamos a
generalizar la Segunda ley de Newton para que incluya el caso de sistemas en
los que pueda variar la masa.
Para ello
primero vamos a definir una magnitud física nueva. Esta magnitud física es 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:
p = m · v
La cantidad
de movimiento también se conoce como momento lineal. Es una magnitud
vectorial y, en el Sistema Internacional se mide en Kg·m/s. En
términos de esta nueva magnitud física, la Segunda ley de Newton se expresa de
la siguiente manera:
La Fuerza que
actúa sobre un cuerpo es igual a la variación temporal de la cantidad de
movimiento de dicho cuerpo, es decir
F = d p /dt
De esta forma
incluimos también el caso de cuerpos cuya masa no sea constante. Para el caso
de que la masa sea constante, recordando la definición de cantidad de
movimiento y que como se deriva un producto tenemos:
F = d (m· v)/dt
= m·d v /dt + dm/dt · v
Como la masa
es constante
dm/dt = 0
Y recordando
la definición de aceleración, nos queda
F = m a
Tal y como habíamos
visto anteriormente.
Otra
consecuencia de expresar la Segunda ley de Newton usando la cantidad de
movimiento es lo que se conoce como Principio de conservación de la
cantidad de movimiento. Si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es cero,
la Segunda ley de Newton nos dice que:
0 = d p /dt
Es decir, que
la derivada de la cantidad de movimiento con respecto al tiempo es cero. Esto
significa que la cantidad de movimiento debe ser constante en el tiempo (la derivada
de una constante es cero). Esto es el Principio de conservación de la cantidad
de movimiento: si la fuerza total que actúa sobre un cuerpo es nula, la
cantidad de movimiento del cuerpo permanece constante en el tiempo.
TERCERA LEY
La tercera
ley, también conocida como Principio de acción y reacción nos dice
que si un cuerpo A ejerce una acción sobre otro cuerpo B, éste realiza
sobre A otra acción igual y de sentido contrario.
Esto es algo
que podemos comprobar a diario en numerosas ocasiones. Por ejemplo, cuando
queremos dar un salto hacia arriba, empujamos el suelo para impulsarnos. La
reacción del suelo es la que nos hace saltar hacia arriba.
Cuando
estamos en una piscina y empujamos a alguien, nosotros también nos movemos en
sentido contrario. Esto se debe a la reacción que la otra persona hace sobre
nosotros, aunque no haga el intento de empujarnos a nosotros.
Hay que
destacar que, aunque los pares de acción y reacción tengan el mismo valor y
sentidos contrarios, no se anulan entre sí, puesto que actúan
sobre cuerpos distintos
Experimentación:
Pistola lanza dardos:
·
Acción:
Introducir el dardo aplicando una fuerza
·
Reacción: Cuando el resorte libera la misma
fuerza aplicada, lanzando el dardo lejos.
Pistola lanza pelota:
·
Acción: Jalar la palanca que controla el
resorte
·
Reacción: La palanca retorna a su lugar con la
fuerza del resorte comprimido haciendo que la pelota salga disparada
Observaciones con
fotografías:
Conclusiones:
Aprendimos a diferenciar cada una de las leyes de Newton especificándonos
en la tercera que es la ley de Acción-Reacción, observando el mecanismo de unos
simples juguetes para así poder entenderlo. Igual concluimos con que las leyes
de Newton no son muy difíciles de encontrar, sino que aparecen en nuestra vida
cotidiana.
