02 Angelo Ley de NEWTON

7/31/2019 02 Angelo Ley de NEWTON

1/22

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO

SANTIAGO MARIO

SEDE BARCELONAINGENIERIA EN MANTENIMIENTO MECANICO

Ley de Newton. Maquinas Simples y desplazamiento sobreun plano.

Integrante :

Bodis J Molina G C.I: 17.732.641 Seccin: Z-N

Yismeli Marcano CI: 19.675.452

Geraldo Salado CI:20.361.057


2/22

Barcelona 07 2011

2


3/22

Introduccin.

Se denomina Leyes de Newton a tres leyes concernientes al movimiento de

los cuerpos. La formulacin matemtica fue publicada porIsaac Newton en 1687

en su obra Philosophiae Naturalis Principia Mathematica.

Como sabemos la segunda ley de Newton es una de las leyes bsicas de la

mecnica (Rama de la fsica que estudia los fenmenos relacionados con el

movimiento de los cuerpos); se utiliza en el anlisis de los movimientos prximos a

la superficie de la tierra y tambin en el estudio de los cuerpos celestes. Mediante

este trabajo presentamos los resultados de un experimento bsico para comprobar

las tras ley de Newton (Anlisis de fuerzas) con el fin de entender su aplicacin enla vida cotidiana.

MARCO TERICO.

3
http://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/Matematicas/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/kinesiologia-biomecanica/kinesiologia-biomecanica.shtmlhttp://www.monografias.com/Matematicas/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/sirisaac/sirisaac.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/leyes/leyes.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/moviunid/moviunid.shtmlhttp://www.monografias.com/Fisica/index.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/metods/metods.shtml#ANALIThttp://www.monografias.com/trabajos15/origen-tierra/origen-tierra.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos34/el-trabajo/el-trabajo.shtml


4/22

La mecnica trata las relaciones entre fuerza, materia y movimiento; nosdisponemos a analizar los mtodos matemticos que describen el movimiento.

Esta parte de la mecnica recibe el nombre de cinemtica.

Las siguientes son consideraciones que fundamentan dicho estudio:

El movimiento puede definirse como un cambio continuo de posicin. En el movimiento real de un cuerpo extenso, los distintos puntos del mismose mueven siguiendo trayectorias diferentes, pero consideraremos en principio

una descripcin del movimiento en funcin de un punto simple. Tal modelo es adecuado siempre y cuando no exista rotacin nicomplicaciones similares, o cuando el cuerpo es suficientemente pequeocomo para poder ser considerado como un punto respecto al sistema dereferencia.

El movimiento ms sencillo que puede describirse es el de un punto enlnea recta, la cual haremos coincidir con un eje de coordenadas.

Desplazamiento, velocidad y aceleracin

Para comprender como se mueven los objetos cuando actan en ellos

fuerzas y momentos de rotacin externos equilibrados, es importante configurarexactas imgenes fsicas y matemticas del desplazamiento, la velocidad y laaceleracin, comprender las relaciones entre estas tres cantidades. En el procesose imaginar un sistema que comprende tres ejes coordenados mutuamenteperpendiculares y un pequeo cuerpo en movimiento, que en el curso del tiempo,describe alguna clase de trayectoria en el espacio de coordenadas.

El principio, no se tendr inters en las fuerzas que provoca estemovimiento, ni en la relacin entre estas causas fsicas y la trayectoria resultante.En vez de ello, se supondr que se conoce una ecuacin de movimiento que

puede resolverse para dar informacin explcita en todo momento acerca de laposicin, la velocidad y la aceleracin.

Aceleracin instantnea

4
http://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtmlhttp://monografias.com/trabajos10/anali/anali.shtml


5/22

Cuando La velocidad de un objeto cambia con el tiempo, se dice que lapartcula est acelerando. Por ejemplo: La velocidad de un automvil aumentarcuando usted "le pise el acelerador" y disminuir cuando aplique los frenos. Sin

embargo.

La aceleracin tiene dimensiones de longitud dividida por (tiempo)2, o L/T2.Algunas de las unidades comunes de aceleracin son metros por segundo porsegundo (m/s2) y pies por segundo por segundo (pies/s2). En algunas situacionesel valor de la aceleracin promedio puede ser diferente sobre intervalos de tiempodistintos. Por ese motivo, es til definir la aceleracin instantnea como el lmite de

la aceleracin promedio cuando t se acerca a cero. Este concepto es similar a ladefinicin de velocidad instantnea estudiado, la aceleracin instantnea ser:

Puesto que v = dx/dt, la aceleracin tambin puede escribirse:

Movimiento unidimensional con aceleracin constante

Si la aceleracin de un objeto vara con el tiempo, el movimiento puede sermuy difcil de analizar. Sin embargo, un tipo muy comn y simple de movimientounidimensional ocurre cuando la aceleracin es constante o uniforme. Cuando laaceleracin es constante, la aceleracin promedio es igual a la aceleracininstantnea, en consecuencia, la velocidad aumenta o disminuye a la misma tasa

durante todo el movimiento. Si en la ecuacin se reemplaza pora, se obtiene:

Por conveniencia se deja ti = 0 y t sea cualquier tiempo arbitrario t. Adems, se

deja que vi = v0 (, (la velocidad inicial en t = 0) y v = v (la velocidad en cualquiertiempo arbitrario t). Con esta notacin, se puede expresar la aceleracin como:

5


6/22

o v = vo + at (para a constante).

6


7/22

METODOLOGIA

Materiales y equipos utilizados.

Soporte metlico.

Hilo.

Poleas fijas y mviles.

Objetos macizos y juego de pesas.

Reglas graduadas.

Prctica I: Maquinas simples.

Metodologa para poleas fijas.

1. Se monto una polea fija como lo india la figura # 1 Polea fija (pag N 18)colocando en el gancho de la polea una masa de 48 gr y se equilibro elmismo.

2. Se midi con respecto a un eje referencial, en este caso la mesa, tomandola altura de P y W. Luego se dejo desplazar P unos centmetros y anoto elsiguiente valor de W y P en fin altura inicial y final de P y W. (Vase pginaN 9 para anlisis y resultados).

Metodologa para poleas mviles.

1. Se monto una polea mvil como lo india la figura # 2 Polea mvil (pag N 18)

colocando en el gancho de la polea mvil una masa de 48 gr y se equilibroel mismo, repitindose el segundo pas en la metodologa para poleas fijas.(Vase pgina N 9 para anlisis y resultados).

7


8/22

Metodologa para polipasto.

1. Se monto una polipasto potencial como lo india la figura # 3 Polipasto (pag

N 19) colocando en el gancho de la polipasto una masa de 48 gr y seequilibro el mismo, repitindose el segundo pas en la metodologa parapoleas fijas. (Vase pgina N 9 para anlisis y resultados).

Practica II. Deslizamiento sobre un plano.

Metodologa aceleracin de un carro dinmico.

1. Se monto un experimento como lo indica la figura # 4 Aceleracin deun carrito dinmico. (pag N 19).

2. Con la ayuda de la balanza se obtuvo el balos de la masa del carro ydel porta pesas.

3. Se coloco en el porta pesa una masa de 20 gr, y se dejo soltar elcarro, tomndose el tiempo en que tardo el recorrido en 60 cm.

4. Se repita el procedimiento aumentando la masa en el porta peso de 5gr en 5 gr. Vase la tabla de resultados N2 Aceleracin de un carrodinmico; posteriormente anlisis de los mismo (pag N 12).

Metodologa aceleracin de un carro dinmico en un plano inclinado.

1. Se monto un experimento como lo indica la figura # 5 Aceleracin deun carrito dinmico en un plano inclinado. (pag N 20), levantando la pistaunos centmetros por uno de sus extremos en tres oportunidades.

2. Se coloco el carro has la cima de la pista y se anoto la posicin inicialen la que se solt el carro en reposo.

3. Se libero el carro desde el reposo y con el uso del cronometro se

midi cuanto tiempo tardo en llegar a la parte final; repitindose esto 5veces y registrndolos datos en la tabla de valores N3. Tiempo deaceleracin de un carro dinmico en un plano inclinado, (pag 15)

4. Se cambio la inclinacin en tres oportunidades repitindose los pasosanteriores.

8


9/22

Resultados.

9


10/22

A continuacin se presentara los resultados y anlisis de pruebasrealizadas en laboratorios de acuerdo a la metodologa empleada.

Prctica I: Maquinas simples.

Peso del gancho (w) = 48 gr.

Peso de la polea N1 (R)= 30,3 gr.

Peso de la polea N1 (R)= 30,3 gr.

Potencia para una polea fija (P) = 48 gr.

Potencia para una polea mvil (Pm) = 39 gr.

Potencia para una polipasto (PP) = 27 gr.

Tabla N 1. Relacin cuantitativa peso (w) potencia (P) en eldesplazamiento con respecto a su base en los distintos tipos de poleas en unestado de equilibrio.

Lecturas. Poleas fijas Poleas mviles Polipasto

W (cm) P (cm) W (cm) P (cm) W (cm) P (cm)

Inicial 22,5 4,2 24,5 24 12,4 5

Final 14,5 13,5 26,4 14,3 21 4,3

Anlisis en la determinacin de datos en la Poleas fijas.

Teniendo claro que W corresponde a la masa del gancho, P a la potencia ofuerza necesaria para mover la masa del gacho y r el radio de la polea, existe unarelacin para determinar la potencia de acuerdo a la masa ubicada en el gancho

10


11/22

de la polea, en vista que para W y P existe un momento con respecto al eje si lasumas de ellos es igual a cero, siendo el momento = fuerza por distancia(M=f x r) tanto para W como para P podemos deducir que para que exista unequilibrio, la potencia (P) tienes que ser proporcional la masa del gancho donde

P=W.

Pero como los momentos pueden ser iguales a cero? Esto es posible yaque fuerzas son el resultado de la accin de unos cuerpos sobre otros, en estecaso la potencia ejerci una accin sobre la masa del gancho, ste realiza en Wotra accin igual y de sentido contrario, por lo tanto este resulta ser igual a cero.Siendo esto as el desplazamiento tanto para P como para W no se vernafectados logrando un equilibrio ya que el peso de W con respecto a P sonproporcionales evidenciado en los resultados. Cumplindose as la tercera ley deNewton (A toda accin corresponde una reaccin en igual magnitud y direccin

pero de sentido opuesto).

Lo experimentado evidencia una accin al economizar el trabajo que realizala polea ya que P y W son iguales en proporcin este acta compensando al otrodonde puede baja o subs si propio peso.

Anlisis en la determinacin de datos en la Poleas mvil.

Sabiendo que un momento = fuerza por distancia (M=fx r) y que tanto la suma delmomento en W y P son y guales a cero, se puedes desglosar la siguiente formula.

MP + MW = 0

P x 2R + (-W x R) = 0

P = (W x R) + W x R

P = W + R / 2

Donde la potencia es la mitad de la carga en s, recordando que para ello seconsidero la masa del gancho en gramos y el peso de la polea mvil, donde elequilibrio en la polea mvil se cumple cuando la potencia es la mitad de laresistencia.

En el comportamiento con respecto al desplazamiento de W y P es mayo,es decir, en las poleas mviles la longitud de la cuerda en el esfuerzo o potencia(P) es dos veces mayor a lo recorrido por la carga o masa del gancho (W) a pesar

11


12/22

de que el esfuerzo realizado resulto ser la mistad del mismo, por lo tanto estesistema acta como una palanca minimizando la carga; de acuerdo a los resultadoobtenido apreciados en la tabla se puede concluir que se requiri de 9.7 cm deldesplazado por P para mover la carga unos 1.9 cm con respecto a esta.

Anlisis en la determinacin de datos en la Polipasto.

En la determinacin de la potencia en este sistema de poleas se consideroel peso de las dos poleas mviles adicional al de la carga ente dos elevado elnmero de poleas mviles que interviene en el sistema dando como resultado.

P = W / 2n

Para este caso experimental la potencia arrojada fue de 27 gr es decir dos

cuartas parte menos de lo correspondiente al peso ubicado en el gancho (48 gr)esto es posible ya que en existe la influencia de dos poleas mviles que actancomo palancas minimizando el esfuerzo o potencia requerida para mover la masade la carga , rectificando lo experimentado con la polea mvil, concluyendo queentre ms poleas mviles influya en un sistema de poleas menos ser la fuerza oesfuerzo con respecto a la carga, a pesar que la longitud de la cuerda conrespecto a P se ver dependida por el numero de poleas en el sistema y lotranscurrido por la carga siempre ser menor a P.

Practica II. Deslizamiento sobre un plano.

Resultados y anlisis aplicados al comportamiento de aceleracin deun carro dinmico.

12


13/22

Tabla de resultados N2 Aceleracin de un carro dinmico.

Pruebas

Masa del

carro

Masa delporta peso y

masacolgante

Aceleraciona= m2x g / M1

+ m2

Fuerzaaplicada F=

m2x a

Velocidadcon que

cae V=a xt

Tiempo

promedio

M1 (kg) m2 (kg) (m/s2) New (m/s) (seg)1 5,222 0,2 0,362 0,072 0,764 2,112 5,222 0,25 0,448 0,112 0,941 2,103 5,222 0,3 0,533 0,160 0,986 1,854 5,222 0,35 0,616 0,216 1,023 1,665 5,222 0,4 0,698 0,279 1,019 1,46

Grafico relacin velocidad (m/s) fuerza (New).

= Pendiente de aceleracin del sistema= 0,6838 m/s2

Grafico relacin aceleracin (m/s) fuerza (New).

13


14/22

Se evidencio que el peso colocado en el porta pesa origino una accin cada vezms rpida a medida que fue incrementndose el peso de la misma que bajo elefecto de la gravedad podemos decir que para que un cuerpo altere sumovimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio (las pesas),el cual genera una fuerzas. Estas son el resultado de la accin de unos cuerpossobre otros; denominado as la segunda ley de Newton (Siempre que una fuerzaacte sobre un cuerpo produce una aceleracin en la direccin de la fuerza que esdirectamente proporcional a la fuerza pero inversamente proporcional a la masa).

De esa forma queda claro que la fuerza ser mayos en la medida que lamasa que origina esta accin sea incrementada (masa del porta peso).

Hallaremos a continuacin la fuerza que se ejerce sobre los objetos, es importantedenotar que los valores de peso se trabajaran en kg para su aplicacin en laformula de la fuerza.

De esto se deduce que:

14
http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/categoria-accion/categoria-accion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/direccion/direccion.shtml


15/22

De esto se deduce:

Por lo tanto el carro no posee ninguna fuerza significativa ya que esta es nula. Alrealizar la experiencia por primera vez pusimos una masa de 20 gr en el extremode la cuerda y como ya sabemos que F = W entonces tenemos que:

de donde :

(0.2 kg) x (9.81 m/s2)

entonces :

1.962 New.

Esto aplica para las 5 experiencias en la que fue sometido el carro con los 5 pesosdistintos.

2,4525 New.

2,943 New.

3,4335 New.

3,924 New.

Por lo tanto se consideran la masa del porta pesa y no las del carro para ladeterminacin de la fuerza, y se toma en cuenta en el clculo de la aceleracin ya

15


16/22

que ejerce cierta resistencia contra el plano o eje horizontal en que reposa elcarro, que influye en la ecuacin para su valor.

Resultados y anlisis en el comportamiento de la aceleracin de uncarro dinmico en un plano inclinado.

Distancia recorrida 100 cm = 1 mt

Tabla de valores N3. Tiempo de aceleracin de un carro dinmico enun plano inclinado.

SegundosAltura del riel

74 cm 8,5 cm 11,9 cmTiempo 1 2,22 1,95 1,62

Tiempo 2 2,16 1,87 1,7Tiempo 3 2,2 1,88 1,69Tiempo 4 2,24 1,83 1,59Tiempo 5 2,25 1,98 1,66

T Promedio 2,214 1,902 1,652

Tabla de valores N4. Determinacin aceleracin de un carro dinmico en unplano inclinado.

Altura Aceleracion a= 2 . d/ t2

Angulo a = g x sen% de

diferenciaV = A x t

sen cm m/s2 ( ) m/s2 % m/s7,4 3,019 4,243 0,726 229 1,607 0,0748,5 4,699 4,876 0,834 387 1,586 0,08511,9 8,72 6,834 1,167 755 1,929 0,119

Considerando lo siguientes datos:

16


17/22

Altura V = A x tFuerza

aplicada F=m x a

cm m/s New

7,4 1,607 72,5948,5 1,586 83,38511,9 1,929 116,739

Graficara la relacin velocidad (m/s) fuerza (New).

= Pendiente de aceleracin del sistema= 0,9171 m/s2

Si se aumenta la masa del carro dos veces su peso, no pasara nada yaque la pendiente de aceracin se conservara de la cual estos solo depende delngulo del eje en que se desplace el carro. Dando a denota la primera ley deNewton (Un cuerpo permanecer en un estado de reposo o de movimientouniforme, a menos de que una fuerza externa acte sobre l).

17
http://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/elorigest/elorigest.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtml


18/22

Anexos

18


19/22

Figura N1. Polea fija.

Figura N2. Polea mvil.

19


20/22

Figura N3. Polea mvil.

Figura # 4 Aceleracin de un carrito dinmico.

20


21/22

Figura # 5 Aceleracin de un carrito dinmico en un plano inclinado.

Conclusiones.

21


22/22

La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de

referencia, que son aquellos sistemas donde se observa que un cuerpo

sobre el que no acta ninguna fuerza neta se mueve con velocidadconstante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia,

puesto que siempre hay algn tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos,

pero siempre es posible encontrar un sistema de referencia en el que el

problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuvisemos

en un sistema inercial.

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

aceleracin que adquiere dicho cuerpo. Para efectos de este reporte la

constante de proporcionalidad la efecta la masa del gancho y de la

potencia.

Tal como comentamos en al principio de la Segunda ley de Newton las

fuerzas son el resultado de la accin de unos cuerpos sobre otros. Hay que

destacar que, aunque los pares de accin y reaccin tenga el mismo valor y

sentidos contrarios, no se anulan entre si, puesto que actan sobre cuerpos

distintos.

22
http://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/teca/teca.shtml

02 Angelo Ley de NEWTON

Documents

Transcript of 02 Angelo Ley de NEWTON