Práctica 10: Newton tenía razón

Esta práctica ha sido realizada por Patricia González y Rebeccah Cohen en el laboratorio del colegio Base el día 2 de junio de 2009.

CUESTIONES

14. En esta práctica hemos podido comprobar la 2ªLey de Newton, también conocida como Ley Fundamental de la Dinámica que define la relación entre la fuerza que resulta de la sinteracciones de los cuerpos y el cambio de movimiento que éstos experimentan. De esta forma, se explican las consecuencias de aplicarle un tipo de fuerza a un móvil. Para ello, nos hemos servido de un coche de plástico que estaba sujeto por una cuerda a su vez sujeta a una polea de la que colgaban una cantidad X de clips. Para tener diferentes experiencias añadimos al coche una masa extra, una bola de plastilina para ver si los resultados obtenidos eran los mismos y con esto pudimos observar que a más masa, menos acelreación. Tras haber montado todo el mecanismo lo que hacíamos era ir enganchando clips al extremo de la cuerda y dar pequeños empujones al coche (cuando fuese necesario) para que empezase a moverse. Con esto, tomamos los tiempos y obtuvimos unas medidas determinadas que nos hicieron comprobar que, efectivamente, Newton tenía razón.

15. Fuerza de rozamiento estático: Fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto pero no hay movimiento relativo entre ellos. Esto se puede ver en el experimento cuando añadimos una cantidad de clips muy pequeña y que no consigue que el coche empiece a desplazarse. El coeficiente de rozamiento se mide cuando ambas superficies se encuentran en reposo. Cuando esto ocurre, sobre el cuerpo se están aplicando cuatro fuerzas: la primera de ellas es la fuerza que se está licando horizontalmente que no consigue mover al cuerpo (pero al fin y al cabo es un fuerza), por otra parte está el rozamiento entre la superficie de apoyo y el cuerpo que se opone al movimiento, hablando del plano vertical está el eso del cuerpoigual a su masa por la aceleración de la gravedad por una parte y, por otra, está la Normal que la ejerce la superficie sobre la que el cuerpo se mantiene en equilibrio.
μ (constante) · masa coche · g = M clip (fuerza aplicada) · g ---- μ = 31,2/ 0.5

Fuerza de rozamiento dinámica: Fuerza que aparece cuando hay dos cuerpos en contacto y uno ejerce la fuerza suficiente sobre el otro para que el segundo empiece a desplazarse. En nuestro experimento es sencillo de ver ya que ocurre cuando añadimos la cantidad de clips suficientes como para que se supere la fuerza de rozamiento y será entonces cuando empecemos aver movimiento. Esta fuerza de rozamiento dinámica es menor que la estática. μ = M/m

16. Que a mayor de clips que se ponen en la cuerda, mayo será la aceleración del coche ya que estos dos conceptos son directamente proporcionales. Como vemos, la masa de los clips de aproximadamente medio gramo es menor que la masa del coche y eso incluye que sea menor que la masa del coche más la masa de la plastelina. A medida que vamos añadiendo clips, se va compensando con la masa del coche y así se produce una aceleración cuando hay un determinado número de clips.

También he observado que en un determinado momento se produce un equilibrio de fuerzas entre los clips y el coche y e ese momento el coche estaría en equilibrio. Esto significa que si el coche estaría con un movimiento rectilineo y uniforme, el coche permanecerá realizando este movimieno. Si el coche estaría en reposo, permanecería en reposo.

17. La variación de masa y, en consecuencia, la variación de aceleración, afectan al rozamiento en que este aumenta ya que a mayor masa, mayor rozamiento y menor aceleración. La fuerza aplicada en el caso de aumento de masa y disminución de aceleración, tendría que ser mayor porque haría falta más fuerza para poder mover un objeto con más masa.

18. El empujoncito es necesario para anular la fuerza de rozamiento estática, una vez que el coche empieza a moverse el coeficiente de rozamiento aplicado es el dinámico, que es menor que el estático.

19. Masa plastinila: 33.3 gr Masa clips: 0.5 gr

He calculado la aceleración en cada caso gracias a las ecuaciones del movimiento rectilneo uniformemente acelerado. He sustituido en esa ecuación los elementos necesarios hasta poder hallar finalmente a aceleración. La fuerza neta la he calculado gracias a l ecuación que te daban en procedimientos teóricos que es F = m x g

A continuación pondré los cálculo en los que vendran incuidos los datos que faltan en la gráfica. En todos los casos la distancia recorrida es de 70 cm.

De Arquímedes a Einstein: Galileo

1. La gráfica posición frente a tiempo:

2. Aquí están los resultados del experimento en las distintas posiciones:
Posición 0 H= 0 m T=0
Posición 1 H=0.025 m T=0.08 s
Posición 2 H= 0.12 m T= 0.16 s
Posición 3 H= 0.27 m T= 0.24 s
Posición 4 H=0.49 m T= 0.32 s
Posición 5 H=0.78 m T= 0.4 s
Posición 6 H= 1.13 m T= 0.48 s

Lo que voy a hacer es calcular la velocidad de la bola en función del tiempo para cada intervalo:

v(t) = incremento de H / incremento de T

-Intervalo 1: v(t) = 0.025 m / 0.08 s = 0.31 m/s

-Intervalo 2: v(t) = 0.095 m / 0.08 s = 1.19 m/s

-Intervalo 3: v(t) = 0.15 m / 0.08 s = 1.88 m/s

-Intervalo 4: v(t) = 0.22 m / 0.08 s = 2.75 m/s

-Intervalo 5: v(t) = 0.29 m / 0.08 s = 3.63 m/s

-Intervalo 6: v(t) = 0.35 m / 0.08 s = 4.38 m/s

3.Aquí está la gráfica de la velocidad frente al tiempo:

Es un movimiento rectilineo y uniformemente acelerado (MRUA) del tipo de caida libre, lo que quiere decir que la aceleracion es la gravedad, que en el planeta tierra es de 9.8 m/s.

El experimento cumple todas nuestras expectativas ya que lo que nosotras esperábamos era que la bola cayese hacia abajo (lógicamente), empezara con una velocidad incial de 0m/s y que se fuera acelerando a medida que pasaba el tiempo. Lo que quiere decir que recorría más espacio en menos tiempo que nada más soltarla.

4. Gracias a la ecuación de la aceleración, podemos hallar la aceleración que tiene la bola hasta caer al suelo. Cuando se trata de caida libre, este aceleración coincide con la gravedad aunque si hacemos el cálculo con los datos que tenemos podemos obtener un número distinto, pero próximo al que es el de la gravedad (9.8 m/s^2).

aceleración = incremento de velocidad / incremento de tiempo

aceleración = (4.07 m/s) / 0.4 s = 10.175 m/s^2

Como hemos dicho anteriormente, nos ha dado un número próximo a 9.8 pero no exactamente este número. Esto se debe a los errores experimentales que hemos sufrido. Este error experimental podría reducirse de varias maneras: haciendo con más precisión los experimentos, intentar reducir el rozamiento...

5. Al hacer un experimento, siempre contamos con errores físicos tales como el rozamiento, errores de cálculo... Lo que se intenta siempre es reducir lo máximo posible estos errores y así poder obtener un resultado más exacto al que debería ser el resultado teórico.

Las posibles fuentes de error son la precisión a la hora de hacer el experimento así como tomar los tiempos de la caida de la bola en cada momento y la distancia justa, el rozamiento con el aire ...



ECUACIÓN h = 1/2gt2



Posición 1: 0.025 = 1/2 x 9.8 x 0.08^2 --> 0.025 m es aproximado a 0.031 m


Posición 2: 0.12 = 1/2 x 9.8 x 0.16^2 --> 0.12 m es aproximado a 0.125 m


Posición 3: 0.27 = 1/2 x 9.8 x 0.24^2 --> 0.27 m es aproximado a 0.28 m


Posición 4: 0.49 = 1/2 x 9.8 x 0.32^2 --> 0.5 m es aproximado a 0.49 m


Posición 5: 0.78 = 1/2 x 9.8 x 0.4^2 --> 0.784 m es aproximado a 0.78


Posición 6: 1.13 = 1/2 x 9.8 x 0.48^2 --> 1.128 m es aproximado a 1.13



Nos dan valores aproximados y no exactos por el error experimental.




ECUACIÓN v = gt
Tiempo 1: V= 9,8· 0,08--> V= 0,78
Tiempo 2: V= 9,8 · 0,16 -->V=1,6

Tiempo 3:V=9,8·0,24--> V= 2,4
Tiempo 4:V= 9.8 · 0,32--> V= 3,13
Tiempo 5:V= 9,8 · 0,4-->V= 3,92
Tiempo 6:V= 9,8 · 0,48-->V= 4,7

6. La ley de la conservación de la energía afirma que la energía ni se crea ni se destruye, tan solo se transforma, un ejemplo d eesto sería cuando la energía eléctrica se transforma en energía calorífica en un radiador. Se te pide la velocidad de la bola en el punto 6 usando el teorema de la conservación de la energía. Esto aúnno lo hemos visto pero, tras haber estado investigando, hemos llegado a la siguiente conclusión. Para empzar hay que tener ciertas cosas claras. La primera esque la energía potencial es mayor cuanta más altura hay y, por lo tanyo en nuestro experimento la energía potencial es mayor al comienzo del experimento (aunque nuestro sistema de referencia está arriba del metro desde donde se tira la bola de tal forma que nuestra mayor altura esta en la posición 6). La nergía cinética es mayor cuanta mayor velocidad lleve el objeto que la sufre y por tanto ésta irá creciendo a mayor espacio recorrido. Después lo que se haría sería coger las ecuaciones de la energía poencial y de la energía cinética y saber que la suma de ambas es igual a la energía total. Energía potencial=m·g·h Energía cinética= 1/2·m·v2 finalmente se introducirian en ellas la posición y el tiempo (aunque no haya incógnita de tiempo) con lo cual lo que habría que hacer sería sacar la energía cinética el función del tiempo. Pero lo que si quese podría hacer sería igualar ambas ecuaciones pero esot lo que nosdaría sería la velocidad de la bola en el punto medio ya que en este preciso instante ambas energías se igualan.