PRÁCTICA 9: Laboratorio virtual de rozamiento

Esta práctica ha sido realizada por Patricia González y Rebeccah Cohen en el laboratorio de Física y Química del Colegio Base.

Esta vez hemos hecho la práctica online gracias al laboratorio virtual de dinámica. Esto tiene una gran ventaja que es la de poder tomar datos exactos y evitando errores físicos tales como mediciones erróneas, poca exactitud o la influencia de factores físicos como la gravedad.



CUESTIONES

1. Si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza el cuerpo seguirá en el estado que estaba en un principio. Es decir, si el cuerpo estaba en reposo y ninguna fuerza de aplica sobre el, seguirá en reposo. También se puede dar el caso de que el cuerpo este en MRU y, si no se le aplica ninguna fuerza seguirá haciendo un MRU.

En este caso estamos en la primera ley de Newton. Aquí la velocidad permanecerá constante y ésta dependerá de la velocidad inicial con la que parta el móvil.



2. Si la fuerza ejercida sobre el móvil, situándolo sobre un eje de coordenadas va sobre el eje de las X positivo, el móvil se desplazará hacia esa dirección. Esto puede variar dependiendo de si la fuerza se sitúa sobre el eje de abscisas positivo o negativo.

Como he dicho, si es positivo el móvil iría hacia la derecha pero si es negativo iría hacia la izquierda.



3. Si, es posible sustituir la fuerza de la que hemos hablado en la cuestión nº2 por una combinación de dos fuerzas. Se puede sustituir por dos fuerzas que al sumarlas entre ellas dos sean equivalentes en módulo, dirección y sentido a la fuerza de la pregunta anterior.



4. Si, cuando la aceleración es negativa se está hablando de una deceleración. Si un coche está en movimiento con una velocidad positiva y se produce una aceleración negativa, lo que ocurre es que el coche empezaría a frenar.

5. La masa es muy importante al hablar de fuerzas porque influye de manera decisiva sobre la acción de éstas sobre el cuerpo de tal forma que, cuanta mayor masa tenga el cuerpo sobre el que son aplicadas, menor será su aceleración y, cuanto menos masa tengo mayor será su aceleración. De tal forma que se puede establecer una relación inversamente proporcional entre la masa y la aceleración.

6. El signo menos nos indica que el móvil ha empezado su movimiento desde un punto más a la izquierda desde el origen de coordenadas en el eje de abscisas (eje de las x), o que el observador, estás más a la derecha del móvil y que ha medida que éste avanza, lo ve venir por su izquierda.

7. Si, porque la aceleración siempre lleva el mismo sentido que la fuerza, y al ser la resultante la suma de todas las fuerzas que están actuando sobre el mismo cuerpo, la aceleración y la resultante siempre tendrán el mismo signo, de tal forma que, si el objeto se acelera hacia la derecha ambas serán positivas, mientras que si lo hacen hacia la izquierda, ambas serán negativas.

8. No es una condición totalmente necesaria que ambas tengan el mismo signo porque, si los datos iniciales de un problema lo requieren, el móvil puede llevar una velocidad inicial positiva y una aceleración negativa. Si así fuera, en un momento determinado, la velocidad pasaría a tener el mismo signo que el de la aceleración.

9. Se podrían dar varias soluciones para que el objeto llegue al límite del visor de la pantalla con velocidad cero. Para poder dar una solución concreta a esta pregunta, hemos experimentado con el laboratorio virtual y hemos hallado una de las soluciones para que se cumplan las anteriores condiciones:

La masa del móvil debería ser de 3kg

La velocidad inicial de 44m/s

Una fuerza aplicada sobre el cuerpo hacia la izquierda de unos 8N

Si aplicamos esto sobre nuestro móvil, llegaría justo al límite de nuestro visor con velocidad 0 y después aceleraría hacia la izquierda. Aceleración impulsada por los 8N aplicados desde un principio.

PRÁCTICA 7: las leyes de newton

1. Enunciado de las tres leyes de Newton:

-Primera ley de Newton: Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser en tanto que sea obligado por fuerzas impresas a cambiar su estado.

Esta ley de Newton se refiere al principio de la inercia de los cuerpos. Especifica que todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo y uniforme, a menos que actúe sobre el una fuerza que le obligue a cambiar de dicho estado.

Significado personal: "Si no lo tocas no cambia"

Esta frase, al decir "si no lo tocas" quiere decir si no le aplicas ninguna fuerza ya que al tocarlo se está aplicando una fuerza en el objeto. Con lo cual, si no le aplicas ninguna fuerza el objeto no cambia: si estaba en reposo sigue en reposo y si estaba en MRU sigue haciendo ese movimiento.

-Segunda ley de Newton: El cambio de movimiento es proporcional a la fuerza motriz impresa y ocurre según la línea recta a lo largo de la cual aquella fuerza se imprime.

La segunda ley explica qué ocurre si sobre un cuerpo en movimiento actúa una fuerza. En ese caso, la fuerza modificará el movimiento, cambiando la velocidad en módulo o dirección.

Significado personal: "Si lo tocas cambia. La masa es la proporción del cambio"

Esto quiere decir que el objeto se acelera proporcionalmente con la fuerza aplicada. Es decir, cuanta mayor fuerza se le aplique, más se acelerará el objeto. Si la fuerza está contrarrestada, la aceleración que tiene el objeto provocada por la gravedad, se contrarresta por la fuerza normal. En este caso el objeto se queda en reposo.

-Tercera ley de Newton: Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: o sea, las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en direcciones opuestas.

Significado personal:
La tercera ley expone que por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza de igual intensidad y dirección pero de sentido contrario sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma, las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud, sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta. Este principio presupone que la interacción entre dos partículas se propaga instantáneamente en el espacio (con velocidad finita), y en su formulación original no es válido para fuerzas electromagnéticas.

2. FASE INICIAL: El coche permanece en reposo

PRIMERA FASE: La segunda ley de Newton se aplica en la primera fase del movimiento. En esta fase el coche parte de una situación de reposo a una situación de movimiento. Este movimiento fue provocado por la fuerza del globo.

Decimos que se aplica la segunda ley ya que la aceleración del coche se produce por la fuerza ejercida que en este caso es el globo.

SEGUNDA FASE: En esta fase el coche sigue en movimiento aunque el aire que estaba dentro del globo (que provocaba en un principio que le coche se moviese) ya no está. El globo se ha desinflado y, en un principio el coche debería de pararse ya que no hay ninguna fuerza ejerciendo sobre el. Aquí podemos ver que actúa la ley de la inercia o la primera ley de Newton en la que el coche siguió en movimiento por esta primera ley. La única fuerza que se estaba aplicando sobre el coche era el rozamiento con el suelo; con lo cual vemos claramente que la inercia está actuando sobre el coche.

TERCERA FASE: En esta fase el coche deja de estar en movimiento y vuelve a estar en reposo.

3. La fase inercial no esta correctamente nombrada ya que esta fase no se produce de manera TOTALMENTE inercial por una sencilla razón. Y es que el coche se frenó al cabo d un tiempo y esto sucedió porque a lo largo de todo el trayecto, sobre el coche estaba actuando lo que denominamos el rozamiento que es la fuerza que se opone, entre dos superficies en contacto, a que alguna de ellas se mueva o a que se inicie el movimiento. Es decir, que hay irregularidades en la superficie sobre la que el coche se desliza que hacen que, por muy pequeñas que sean, que el coche vaya frenando poco a poco hasta detenerse completamente.

En el unico ligar donde no hay rozamiento es en el espacio, asi que se podría lanzar cualquier objeto con un velocidad inicial, de tal forma que este mismo objeto seguiría por los siglos de los siglos con esa misma dirección y con esa misma velocidad rondando por el espacio.

Aunque hemos hablado del rozamiento con el suelo, también existe otro agente que se da en cualquier o casi cualquier superficie terrestre que es el aire.

4. El coche pesa más y es más difícil acelerarlo. En este caso el coche que pese menos podrá conseguir una aceleración mayor con la misma fuerza ejercida sobre los dos coches.

5. El coche se denomina de reacción porque un motor a reacción es aquel que tiene que descargar un fluido a una velocidad determinada para conseguir un empuje del móvil al que está adherido de tal forma que provoque su movimiento. En nuestro caso, el motor es el globo y el fluido q es expulsado para producir el movimiento, es el aire con el que estaba hinchado.

Otros ejemplos pueden ser los calamares con chorros de agua y el movimiento de los tenáculos o un cohete al despegar.

6. Las fuerzas de acción y reacción no se anulan porque ninguna de las dos se está aplicando sobre un mismo punto ya que si no el coche permanecería en reposo, como ocurre en la siguiente imagen: