PRÁCTICA 7 LEYES DE NEWTON SEGUNDA LEY DE NEWTON

PRÁCTICA 7
LEYES DE NEWTON
SEGUNDA LEY DE NEWTON. ANALISIS CUANTITATIVO
TERCERA LEY DE NEWTON ACCIÓN Y REACCIÓN
Introducción
El cambio de velocidad depende de la fuerza neta que actúa sobre el
objeto, de su masa y del tiempo que dure la fuerza aplicada. Además, entre el
cambio de velocidad
y la fuerza neta existe una relación directa. Es decir, si
aumenta la fuerza neta que actúa sobre un cuerpo, el cambio de velocidad será
mayor. Entre el cambio de velocidad y la masa existe una relación inversa, y entre
el cambio de velocidad y el tiempo que dura actuando la fuerza neta existe una
relación directa.
Cuando colocamos un libro sobre una mesa, observamos cómo éste no
se “hunde” dentro de la misma. La razón es porque, en contraposición a la
fuerza que ejerce el libro sobre la mesa (peso), existe una fuerza idéntica y de
sentido contrario que ejerce la mesa sobre el libro de manera de impedir que
ésta se deforme. Esta ley fue enunciada por Newton y se conoce conoce como
la Ley de Acción y Reacción: A TODA ACCIÓN SE OPONE UNA REACCIÓN
IGUAL Y DE SENTIDO CONTRARIO. No importa a que fuerza le llamemos
acción y a cuál reacción, lo importante es que ambas fuerzas son iguales y
contrarias, inseparables, no puede existir una sin la otra.
Objetivos
 Reconstruir el modelo de la Segunda Ley de Newton
 Establecer la Tercera Ley de Newton, todo cuerpo al aplicarle una fuerza (de
acción), este ejerce una fuerza (de reacción) de igual magnitud y dirección, pero
de sentido contrario.
PRE-LABORATORIO
1.-.Enuncia la 2da y 3ra ley de Newton o ley de acción y reacción.
2..¿Qué es la fuerza de roce?
3.-¿Qué es el peso de un cuerpo?
4.-¿De qué factores depende el peso de un cuerpo?
5.-Completa y explica la siguiente frase: “la aceleración que adquiere un cuerpo sometido
a una fuerza constante F no equilibrada, aumenta si……………….”
6.-Escribe el enunciado de la tercera ley de Newton y da ejemplos que la pongan
en evidencia.
7.-¿Quién antes de Newton, realizó experiencias sobre el comportamiento de los
cuerpos en movimiento?
8.-Realiza un breve recuento sobre esas experiencias.
LABORATORIO
Problemas
1.- ¿Cómo reconstruir el modelo de la Segunda Ley de Newton, basándose en la
relación cualitativa entre el cambio de velocidad, la fuerza neta, el tiempo y la
masa?
2.- Una grúa remolca a un carro. ¿Qué fuerzas actúan entre la grúa y el carro para
que éstos no choquen entre sí?
Hipótesis
Comenta con tus compañeros y redacta unas posibles respuestas a los problemas
anteriores. Estas respuestas las llamaremos hipótesis.
MATERIAL REQUERIDO: Carritos dinámicos, pesas de gancho, ticógrafo,
cintas para el ticógrafo, cronómetro, dinamómetros, poleas, soportes metálicos,
papel milimetrado, bloque de madera y rampa de cartón acanalada.
ACTIVIDAD 1 Verificar que el roce impide el movimiento indefinido de los
cuerpos.
 Desde una rampa acanalada deja rodar una esferita de tal manera que una vez
deje la canal, ruede por el mesón del laboratorio.
 Repite la experiencia, pero ahora una vez que deje la rampa, déjela que ruede
por un pedazo de tela.
 ¿Dónde observas que rueda más?
 ¿Dónde rueda menos?
 ¿Qué fuerza actúa impidiendo el movimiento indefinido?
 En caso de no existir esa fuerza qué sucedería a la esferita
 ¿Qué sucedería si colocas la esferita sobre el mesón de trabajo y sobre ella no
actúa ninguna fuerza horizontal? ¿Qué ocurriría si aplicas una fuerza
horizontal?
 ¿Cómo harías para ponerla en movimiento?
 ¿Qué puedes concluir?
ACTIVIDAD 2 Comprobación experimental de los efectos de la fuerza,
manteniendo constante la masa, sobre la aceleración de los cuerpos.
 Realiza el montaje del carrito con las pesas. El plano donde se desplaza el
debe tener la misma inclinación.
 Determina la masa del carrito en g utilizando una balanza. Anota su valor.
 Procede a colocar pesas en el extremo del hilo, primero 100 pondios, luego 200
pondios y finalmente 300 pondios.
 Un alumno detendrá con la mano y otra coloca en el platillo las pesas.
 Mide la longitud “x” recorrida por el carrito sobre la mesa en cada caso y toma
el tiempo transcurrido con el cronómetro. Calcula la aceleración en cada caso
con la ecuación: a= 2x/t2
 Completa el siguiente cuadro
Fuerza
(pondios)
Distancia
(cm)
Tiempo
(s)
Aceleración
(cm/s2)
 Compara los valores para la aceleración y fuerza aplicada. ¿Qué concluyes?
 Haz el cociente entre la fuerza aplicada y la aceleración obtenida. ¿Qué
observas en los cocientes?
 Con los valores de la tabla, haz una gráfica de la fuerza en función de la
aceleración. ¿Cómo es la gráfica? ¿Cuál es el valor de la pendiente? ¿Qué
significa este valor?
 ¿Qué concluyes?
ACTIVIDAD 3 Comprobación de la 3ra Ley de Newton
 Haz uso de dos dinamómetros que poseen la misma escala.
 Coloca uno de los dos dinamómetros en su soporte fijo.
 Por el extremo libre del dinamómetro engancha otro dinamómetro
hálalo. ¿Qué valor marca cada uno’
 Hálalo ahora con un poquito de más fuerza. ¿Qué observas?
 ¿Cuántas fuerzas actúan?
 ¿Qué concluyes?
 Compara tu conclusión con el enunciado de la 3ra ley de Newton. ¿Hay
alguna similitud?
 Explica tres ejemplos donde la ley se ponga de manifiesto.
POST-LABORATORIO
1.- ¿Por qué no es tan importante identificar cuál es la fuerza de acción y cuál es la de
reacción?
2.- ¿Estas fuerzas de acción y reacción se podrán cancelar a pesar de ser de igual magnitud
y sentido contrario?
3.-a) ¿Cuál es tu peso?
b) ¿ Cuál es tu masa?
4.-¿Qué diferencia hay entre masa y peso?
5.-Si te sientas sobre una silla, ¿qué fuerza estás ejerciendo sobre la misma?
6.-¿Qué fuerzas actúan entre la grúa y el carro para que éstos no choquen entre sí?
PRÁCTICA 8
FUERZA DE ROCE Y COEFICIENTE DE ROCE
Introducción
El roce es una fuerza que sólo se pone de manifiesto cuando existe un
movimiento de un cuerpo sobre una superficie. Esta fuerza siempre posee la dirección del
movimiento, pero en sentido opuesto.
En esta práctica haremos un estudio sobre los coeficientes de roce. Para ello
debemos estar provistos de un conjunto de conocimientos que debes investigar y
responder.
Objetivos
 Identificar el coeficiente de roce estático y calcular su valor
 Identificar el coeficiente de roce dinámico y calcular su valor
 Verificar que el bloque que se utilice se mueve horizontalmente con velocidad no
constante.
PRE-LABORATORIO
1.-¿Qué es fuerza de roce?
2.-¿Cuántas clases de roce existen y cuáles son?
3.- ¿Cuál es la ecuación que rige a cada tipo de roce?
4.-¿De qué factores depende la fuerza de roce?
5.-¿En qué casos el roce es beneficioso y en qué casos es perjudicial?
6.-¿Qué es la fuerza normal?
7.-Influye la fuerza normal sobre la fuerza de roce? Explica
LABORATORIO
Problema
Determinar la Fr en un bloque de madera
Hipótesis
Comenta con tus compañeros qué ocurre con la cantidad de movimiento lineal en
colisiones, antes y después de ocurrido el choque. Anota la posible respuesta al problema
anterior..
MATERIAL REQUERIDO: dinamómetro y tacos de madera en forma de cubos o
paralelepípedos provistos de un gancho en un extremo con el objeto de insertar el dinamómetro.
ACTIVIDAD 1
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



Identificación del coeficiente de roce estático y cálculo de
su valor
Coloca sobre una superficie horizontal (mesa del laboratorio), un bloque de madera
provisto de un gancho. A través de un dinamómetro hala con una débil fuerza. ¿Se
mueve el bloque una vez aplicada la fuerza? ¿Por qué?
Aumenta gradualmente esta fuerza y observa. ¿Cuánto marca el dinamómetro en el
momento en que inicia el bloque el movimiento?
Repite el procedimiento anterior y calcula el promedio de los valores marcados en el
dinamómetro. ¿Cuánto es ese valor?
Redacta lo que has observado
Usa el dinamómetro y con él determina el peso del bloque de madera. Este valor es
igual al valor de la fuerza normal.
 Usa el valor de la fuerza de roce y determina el coeficiente de roce estático. ¿Cuál ha
sido ese valor?
ACTIVIDAD 2




Identificación del coeficiente de roce dinámico y cálculo de
su valor
Repite la experiencia anterior con las dos primeras actividades y mantén el
movimiento del bloque con el dinamómetro, de tal manera que sea casi uniforme.
¿Mantén en el dinamómetro el mismo valor que en la actividad 1? ¿Cómo es ese valor
con respecto al valor anterior?
Repite el procedimiento anterior cuatro veces y calcula el promedio de los valores
marcados en el dinamómetro.
Usa la ecuación de la fuerza de roce y determina el coeficiente de roce dinámico.
Compara los valores de los coeficientes de roce estático y dinámico. ¿Son iguales?
¿Por qué?
ACTIVIDAD 3
Verificación de que el bloque que se utilice se mueva
horizontalmente con velocidad no constante .
 Se muestra el bloque de la figura adjunta, el cual se desliza hacia
la derecha. El coeficiente de roce dinámico es 0,3.(α=37°)
 Haz un diagrama de cuerpo libre donde se muestren todas las
fuerzas actuantes.
 Calcula las componentes de F en las direcciones de los ejes.
 Calcula el peso del bloque
 Escribe las ecuaciones sobre el eje “y” y calcula el valor de la
normal N.
 Calcula el valor de la fuerza de roce
 Escribe la ecuación de la fuerza de neta sobre el eje “x” y calcula el valor
 Usando la ecuación de la segunda ley de Newton calcula el valor de la aceleración.
POST-LABORATORIO
1.-¿Cuál es la diferencia entre la fuerza de rozamiento en reposo y la fuerza de rozamiento
en movimiento?
2.-Una caja de madera de 40 Kg se encuentra sobre una carretera asfaltada. Sabiendo que
el coeficiente de roce entre la madera y el asfaltlo es 0,3., ¿se deslizará la caja si lo
empujas con una fuerza de 100 Nw?
3.-¿Qué clases de magnitudes son la fuerza de roce y el coeficiente de roce? ¿En qué
unidades se expresan?
4.-¿Por qué es más fácil resbalarse al caminar sobre un piso enjabonado que sobreuno que
no lo esté?
F
20
kg.

PRÁCTICA 9
TRABAJO Y ENERGIA
Introducción
Todo cuerpo o sistema tiene, en cada momento, unas propiedades y por
lo tanto una cierta energía. Dicha energía, o parte de ella, puede ser transferida a
otro cuerpo. El análisis desde el punto de vista energético de un fenómeno
necesita establecer: ¿cuál es el sistema que se estudia y qué analizamos de
éste?
Objetivo
 Identificar transformaciones de energía y su disposición
PRE-LABORATORIO
1.-¿Qué se entiende por trabajo mecánico?
2.-¿Cuándo un cuerpo realiza trabajo mecánico?
3.-¿Bajo qué condiciones el trabajo mecánico es nulo?
4.- ¿Bajo qué condiciones el trabajo mecánico es negativo?
5.-El trabajo mecánico ¿es una magnitud escalar o vectorial? Explica
6.-¿Qué es energía potencial? ¿De qué factores depende?
7.- ¿Qué es energía cinética? ¿De qué factores depende?
8.- ¿Qué es energía mecánica? ¿De qué factores depende?
Problema
En varias ocasiones nosotros efectuamos trabajo mecánico (aplicamos fuerza sobre
un cuerpo y éste se desplaza), pero nos queda la sensación de que no se efectúa la misma
cantidad de trabajo como el esfuerzo físico que realizamos. ¿El trabajo mecánico que se
realiza para mover un cuerpo se convierte todo en energía o parte de él se pierde durante el
proceso?
Hipótesis
Comenta con tus compañeros y redacta unas posibles respuestas a los problemas
anteriores. Estas respuestas las llamaremos hipótesis.
LABORATORIO
ACTIVIDAD 1 Transferencia de energía
MATERIAL REQUERIDO: Una pelota de goma y una regla graduada o cinta
métrica
DESARROLLO




Mide la masa de la pelota con ayuda de una balanza
Masa m= ___________ Kg
Deja caer la pelota desde cierta altura h1 que previamente
hayas medido.
Pon atención y fíjate a qué altura llega cuando rebota h2.
Anota estos valores en metros:
En base a esta experiencia responde:
a) ¿Cuál es el valor de la energía potencial de la pelota antes de dejarla
caer?
b) ¿Cuál es el valor de la energía potencial de la pelota a la altura máxima
que llega al rebotar?
c) Compara estos valores. ¿En el rebote perdió energía la pelota? Explica
ACTIVIDAD 2 Transferencia de energía
MATERIAL REQUERIDO: Un balín, un trozo de plastilina y una regla o cinta
métrica
DESARROLLO

Mide la masa del balín con ayuda de la balanza.
Masa m= ___________ Kg

Envuelve el balín con la plastilina

Deja caer el balín desde cierta altura h1 que previamente hayas
medido.

En base a esta experiencia responde:
a) ¿Cuánto trabajo realizaste para elevar el balín?
b) ¿Cuál es el valor de la energía potencial del balín en la altura h1?
c) ¿Qué sucedió a la plastilina?
d) El balín no rebotó, ¿Qué sucedió a la energía potencial que poseía?
Explica
POST-LABORATORIO
1.- Para que una fuerza realice trabajo mecánico ¿lo único que se necesita es que el
cuerpo se desplace?
2.-La energía que una china (resortera) transfiera a una pequeña piedra hace cambiar su
posición. Explica, ¿qué ocurre con la energía que comunica la china a la piedra?
3.- Explica, ¿qué ocurre con la energía que interviene cuando un delantero chuta un
balón y el portero la atrapa?
4.- Explica, ¿qué ocurre con la energía cuando una pelota de béisbol es golpeada por un
bate y lanzada hacia el jardín central?
5.-En cada uno de los siguientes casos indica cuando se realiza trabajo mecánico.
Justifica tu respuesta
a) Cuando se lleva un maletín
b) Cuando se lleva una pesa
c) Cuando se empuja un carro estacionado.
d) Cuando se arrastra un bulto.