Leyes de Newton

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= ma_x

Σ Fy= ma_y

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.