Physics I Laboratory
Transcripción
Physics I Laboratory
W 4 Calcula la fuerza ejercida por el soporte sobre el dinamómetro. Explica como podrías medirla. Laboratorio de Física I Leyes de Newton 5 Ahora quita el dinamómetro y cuelga directamente la masa al soporte. Haz el nuevo diagrama de cuerpo libre de la masa. Parte 1 Dinamómetro Prepara el siguiente experimento. Soporte Dinamómetro masa 6 ¿Será posible afirmar que la fuerza ejercida por el soporte sobre la masa m es igual al peso de la masa m ? ¿Cuál de las tres leyes de Newton me permite asegurarlo? m 7 De acuerdo a las mediciones que realizaste ¿Cuál es la magnitud de la fuerza ejercida por el soporte sobre la masa m ? 1 Haz los diagramas de cuerpo libre del dinamómetro y de la masa. Utiliza la misma notación de la práctica pasada y pídele a tu instructor que revise los diagramas antes de continuar. 2 El resorte del dinamómetro experimenta un desplazamiento x proporcional a la fuerza que ejerce la masa m sobre el. Este comportamiento es conocido como la ley de Hooke. El dinamómetro proporciona una medición en N (Newton) que es la unidad de Fuerza del SI. ¿Cuál es la fuerza que está midiendo el dinamómetro de acuerdo a tu diagrama de cuerpo libre? 3 Utilizando la primera ley de Newton analiza el diagrama de cuerpo libre de la masa m . Encuentra el peso de la masa utilizando las unidades correctas al expresar tu resultado. Explica claramente como se aplica la primera ley de Newton en este caso. 8 Explica qué es un dinamómetro, qué mide y ejemplifica cómo puedes utilizarlo para medir la fuerza que ejerce un objeto sobre otro. Antes de continuar pide al instructor que revise tus respuestas. Parte 2 Primera Ley de Newton En esta parte se comprobará la primera ley de Newton “En ausencia de una fuerza neta, un objeto en reposo permanece en reposo y un objeto en movimiento permanece en movimiento con velocidad constante” Prepara el siguiente arreglo. Cinta métrica Fuerza F aplicada por la mano. 14 ¿Cuál es la fuerza neta sobre la masa en este caso? Dinamómetro masa sensor de movimiento Parte 3 Segunda ley de Newton Ahora se utilizará el siguiente arreglo. Carrito En el siguiente experimento cada integrante del equipo elegirá uno de los siguientes roles: Sensor de movimiento Riel - - - Operador de la computadora. Este estudiante vigilará constantemente la gráfica que despliega la computadora. La gráfica de posición vs. tiempo debe ser una línea recta durante todo el experimento. Dinamómetro. Este rol consiste en observar la lectura del dinamómetro (si hay variaciones o no) mientras la masa m va ascendiendo. Registro. Este integrante debe de registrar los datos del experimento. 10 Mantenga al sistema en reposo ¿Cuál es la lectura de dinamómetro? ¿Qué fuerza está midiendo? 11 Suba lentamente el sistema de manera que la velocidad sea constante. Repita varias veces el movimiento pero con diferentes velocidades ¿Cuál fue la lectura del dinamómetro en cada movimiento? ¿Hubo variaciones en la medición de fuerza? 12 Ahora aumente la velocidad con la que sube el sistema ¿Qué mide el dinamómetro mientras la velocidad varía? Por ejemplo al momento de detener el ascenso. Explique sus respuestas. 13 De acuerdo a la mediciones realizadas ¿Es necesaria una fuerza neta para mover un objeto con velocidad constante? ¿Cuál sería la lectura del dinamómetro en este caso? El riel reduce la fricción considerablemente pero no la elimina. 15 Haga el diagrama de cuerpo libre del carrito mientras desciende; incluya la fuerza de fricción que actúa sobre el carrito. 16 Obtenga una expresión para la fuerza neta que experimenta el carrito mientras desciende. 17 ¿Cómo utilizarías el dinamómetro para obtener la fuerza neta sobre el carrito? Discute con tu instructor tu respuesta y mídela. 18 Mida la masa del carrito y calcula su aceleración mientras desciende. Muestre su procedimiento. 19 Utilice el sensor de movimiento para medir la aceleración del carrito. 20 Calcula el error porcentual entre el valor teórico que obtuviste en el inciso 18 y el valor experimental del paso 19 utilizando la siguiente ecuación: error teórico exp erimental pequeño. Considere que M 100% teórico m 1.00 kg y 10kg 21 ¿Cuáles son las causas de esta discrepancia? Haz una lista. Parte 4 Tercera ley de Newton Observe la siguiente configuración. Soporte Dinamómetro 1 Dinamómetro 2 masa 1 ¿En que lugar colocarías el sensor para medir la aceleración del bloque M y como lo harías? Explica. Problema 2 Dos bloques están conectados por una cuerda sin masa como se muestra en la figura. La fricción entre la masa M y el plano es muy pequeña, el ángulo de inclinación del plano es 20.0 , M 1.00 kg y m 10kg . Una fuerza F se aplica sobre la masa M como se muestra. m F 22 Haga el diagrama de cuerpo libre para cada uno de los dinamómetros. 1 Haz el diagrama de cuerpo libre de las masas m yM . 23 ¿Cómo podrías reacomodar los dinamómetros de manera que puedas medir la fuerza que ejerce el dinamómetro 1 sobre el dinamómetro 2 y viceversa? 24 ¿Qué predice la tercera ley de Newton sobre estas fuerzas? 25 Compartan el material con otros equipos y midan estas dos fuerzas ¿Qué observas? 2 Si desapareciera la fuerza F el sistema se aceleraría. Explica como usarías el dinamómetro para medir la fuerza neta sobre la masa M Problema 3 Tres bloques están conectados como se muestra. El coeficiente de fricción entre las masas M y el plano es muy pequeño, estas están conectadas con la masa m por una cuerda con masa despreciable. Las masas M están unidas por un dinamómetro. Considere 20.0 , que el ángulo del plano es M 1.00 kg y m 10kg . 1 Haga el diagrama de cuerpo libre de las tres masas y el dinamómetro (de masa muy pequeña comparada con la masa M ) M Problema 1 Dos bloques están unidos por una cuerda sin masa como se muestra. El plano tiene una 20 .0 y el coeficiente de inclinación de fricción entre la masa M y el plano es muy M Dinamómetro m 2 ¿Cuál será la medición del dinamómetro?