SEGUNDA LEY DE NEWTON OBJETIVOS • Calibrar un resorte, hallar su constante de elasticidad • Hallar la fuerza de fricción y el coeficiente de rozamiento cinético mediante la 2da ley de newton INTRODUCCIÓN Con esta práctica se pretende hallar experimentalmente la constante de elasticidad de un resorte del cual conocemos su masa (medida con la balanza) haciendo uso de la Ley de Hooke y la 2da ley de newton en un resorte sometido a un esfuerzo. EQUIPOS UTILIZADOS • Una regla de un metro graduada en milímetros. • Dos resortes universales. • Tres varillas de longitudes 1m, 50 cm y 20 cm. • Un listón de madera. • Una platina metálica con agujeros que permiten colgar. • Un nivel • Masitas y un pequeño balde. PROCEDIMIENTO • Calibración de los resortes ♦ Con la regla se midió la longitud natural de cada resorte, obteniéndose: Resorte 1 : 10.5 cm Resorte 2 : 10.6 cm • Se colocó las masitas en los resortes , luego calculando el paso de cada una se hizo un cuadro indicando la elongación por cada fuerza(peso) aplicada. Se obtuvo el siguiente cuadro. resorte 1 Peso(N) 0.4816 0.9555 1.4372 1.9228 2.5732 2.8783 3.3599 resorte 2 Peso(N) 0.4816

Elongacion(mm) 7 19 37 53 74 86 102 Elongacion(mm) 7.5 1

0.9555 1.4372 1.9228 2.5732 2.8783 3.3599

9 22 40 59 67 81

• Luego se hicieron graficas de Fuerza (peso) vs elongación(x) , y son las q se muestran a continuación: F1=0.0298x+0.3324 F2=0.0357x+0.4866 • Luego ,gracias a las graficas se pudo obtener la constate, estas son : K1= 29,8N/m K2= 35,7N/m • DETERMINACION DE LA FUERZA DE ROZAMIENTO ♦ Para determinar Fk utilizaremos la fuerza resorte ejerce sobre cada punto. ♦ Luego aplicamos la 2° LEY NEWTON : F resultante = F1 + F2 − Fk = m.a ♦ No olvidar que esta ley esta dada vectorialmente y para ello usaremos coordenadas cartesianas. ♦ Luego en el primer cuadro q se muestra en la siguiente página se muestra la fuerza que cada resorte ejerce en cada punto. ♦ Recordemos la ley de hocke : F = x. k ; donde k es la constante de cada resorte que hemos hallado en calibración de los resortes : K1= 29,8N/m K2= 35,7N/m ♦ No olvidar que el tiempo que hay entre punto y punto es 0.025 s. ♦ Después usaremos la aceleración obtenida de la experiencia anterior, en coordenadas cartesianas, para hallar la fuerza resultante; que muestra en el segundo cuadro. ♦ Y finalmente en el tercer cuadro se muestra la fuerza de fricción ejercida en cada punto que se obtiene de la resta vectorial(resta en coordenadas) de F1 + F2 − m.a En este cuadro tambien se muestra en coeficiente de friccion en cada punto que se obtiene de dividir la Fk / m. punto a r(m/s)

a a x(m/s)

a y(m/s) x(N)

F resultante y(N)

F result.

2

0 1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

15.18037 11.08704 8.514751 6.89615 5.696972 4.581587 3.439198 2.359992 1.737915 2.090174 2.998469 3.953886 4.773522 5.393708 5.801274 6.01618 6.085556 6.07042 6.025945 5.978308 5.89194 5.665767 5.13946 4.129556 2.535885 1.89098

14.509 11.056 8.3876 6.3583 4.8375 3.7073 2.8634 2.2148 1.6837 1.2058 0.7302 0.2193 −0.351 −0.992 −1.701 −2.461 −3.245 −4.01 −4.698 −5.242 −5.558 −5.551 −5.11 −4.114 −2.426 0.1025

4.465 0.829 −1.47 −2.67 −3.01 −2.69 −1.91 −0.82 0.431 1.707 2.908 3.948 4.761 5.302 5.546 5.49 5.148 4.557 3.774 2.874 1.955 1.135 0.55 0.358 0.738 1.888

14.8717 11.3324 8.59729 6.51726 4.95844 3.79998 2.93499 2.27017 1.72579 1.23595 0.74846 0.22478 −0.3598 −1.0168 −1.7435 −2.5225 −3.3261 −4.1103 −4.8155 −5.3731 −5.697 −5.6898 −5.2378 −4.2169 −2.4867 0.10506

4.57622 0.84983 −1.5027 −2.7368 −3.0842 −2.7593 −1.9526 −0.8354 0.44147 1.74998 2.98091 4.0465 4.87962 5.43424 5.68496 5.62705 5.27691 4.67134 3.86804 2.94616 2.00429 1.16297 0.56324 0.36705 0.75686 1.93541

15.55988 11.36422 8.72762 7.068553 5.839396 4.696126 3.525178 2.418992 1.781363 2.142428 3.073431 4.052734 4.89286 5.528551 5.946306 6.166585 6.237695 6.22218 6.176594 6.127766 6.039238 5.807411 5.267947 4.232795 2.599282 1.938255

• A continuación se muestra la grafica F resultante(sin considerar la fuerza de fricción) vs. Aceleración: • Finalmente analizamos Fk vs Tiempo OBSERVACIONES • La trayectoria que describe el disco en movimiento es en forma de una l • El chispero los puntos al papelote quemándolo levemente con una frecuencia de 40 Hz y un intervalo de 25ms • Los resorte usado no son homogéneos en su totalidad ( tiene pequeñas deformaciones) • Las masas de los bloquecitos no son totalmente exactos como es indicado en clase (50g, 100g, 150g, ) son variables (49.1g, 97.5g, 196.2g, ) • Debido a los errores de apreciación en la medición de las elongaciones, el ajuste del resorte 2, no es muy preciso • La masa que indica la pesa de 200g, al tomar su masa no tiene una masa realmente igual, es de 197g • Al medir la elongación hay vibraciones pequeñas, ya que no esta totalmente quieto el resorte

3

CONCLUSIONES • Las deformaciones sufridas son directamente proporcionales a su elongación, como lo describe la ley de hooke • Los 2 resortes tienen diferente constante de elasticidad a pesar de ser el mismo material • En el plano del movimiento las fuerzas que actúan son las elásticas • En el eje vertical el colchón de aire trata de eliminar el rozamiento, siendo la normal mínima

4