Leyes de Newton

Página de Luis Ignacio García, premiada por el Ministerio de Educación en la que se tratan de forma interactiva las leyes de Newton.

Segunda ley de Newton. Simulación

sSoftware de Walter Fendt que simula una experiencia sobre la segunda ley de Newton

Fuerzas en el plano inclindado

Cuando sobre un cuerpo se encuentra en un plano inclinado su peso para ser compensado requiere la acción de dos fuerzas:

• Una fuerza F1 paralela al plano que es la que debemos ejercer para evitar que el cuerpo deslice plano abajo. Esta fuerza podemos medirla colocando el carrito pendiendo de un dinamómetro colocado paralelamente al plano.
  
• Otra fuerza F2 perpendicular al plano y ejercida por el plano para mantener el carrito sobre su superficie. Podemos determinarla tirando del carro perpendicularmente al plano con un dinamómetro, su lectura en el momento en que el carrito comience a despegarse del plano es el valor de la fuerza que buscamos.

Como se observa en las figura la composición de ambas fuerzas es una fuerza igual y opuesta al peso del carrito que previamente hemos medido colgándolo verticalmente de un dinamómetro vertical.

Ft = P = m g = 0,97 N

Las fuerzas F1 y F2 son perpendicularles por lo que su resultante puede hallarse aplicando el Teorema de Pitágoras, por lo que debe cumplirse:

De manera inversa podemos calcular ambas componentes a partir del valor de Ft si conocemos al ángulo A de inclinación del plano:

F1 = Ft · sen A
F2 = Ft · cos A

Experiencia 1

Al medir las fuerzas se obtuvieron los valores representados en la figura. También se midió el ángulo de inclinación del plano, determinando su altura (65,3 cm) y su longitud (90 cm) se puede determinar su ángulo de inclinación que resultó ser de 46,5º

Aplicando el teorema de Pitágoras a los valores experimentales obtenemos el valor de Ft siguiente:

Ft = 0,96 N

Este valor difiere tan solo un 1% del valor obtenido al pesar el carrito (0,97 N).

También podemos comprobar las relaciones trigonmétricas entre Ft, F1 y F2

F1 = Ft · sen A = 0,97 N · sen 46,5 = 0,70 N
F2 = Ft · cos A = 0,97 N· cos 46,5 = 0,67 N

Los valores se ajustan al los experimentales (0,67 N y 0,68 N) dentro de un margen de error razonable.

Experiencia 2

Variamos la inclinación del plano y repetimos la experiencia:

Componentes de la fuerza:

F1 = 0,48 N
F2 = 0,80 N

La aplicación del Teorema de Pitágoras nos da:

Ft = 0,93 N valor muy aproximado a 0,97 N

Inclinación del plano:

Altura del plano = 44,5 cm
Longitud = 90 cm
sen A = 44,5 / 90 = 0,494
A = 29,6º

Comprobamos el valor de las componentes:

F1 = Ft · sen A = 0,97 N · sen 29,6 = 0,48 N
F2 = Ft · cos A = 0,97 N· cos 46,5 = 0,84 N

Los valores de son bastante aproximados a los obtenidos al medir: 0,48 N y 0,80 N.

Deformaciones en un muelle. Ley de Hooke

Para analizar la fuerza necesaria para deformar un muelle colgamos de él diferentes masas y tomamos nota de la longitud que adopta para cada masa. Los resultados obtenidos fueron los siguientes:

MASA (kg)	LONGITUD (m)
0,000	0,197
0,020	0,208
0,040	0,220
0,060	0,231
0,080	0,242
0,100	0,254
0,120	0,262
0,150	0,281
0,200	0,310
0,250	0,336
0,300	0,365
0,350	0,391

Con estos resultados determinamos la fuerza (F=mg) y la deformación (longitud - longitud en reposo):

DEFORMACIÓN (m)	PESO (N)
0,000	0,000
0,011	0,196
0,023	0,392
0,034	0,588
0,045	0,784
0,057	0,980
0,065	1,176
0,084	1,470
0,113	1,960
0,139	2,450
0,168	2,940
0,194	3,430

Si representamos gráficamente ambas variables vemos que son proporcionales, es decir:

F = k · x

Siendo F la fuerza aplicada al muelle, x la distancia que se ha estirado o contraído y k la constante elástica del muelle (en este caso su valor es 17,50 N/m). Este resultado se conoce como ley de Hooke.

Péndulos simulados

En esta simulación puedes realizar de forma virtual la experiencia del péndulo simple. En ella además de variar la longitud del péndulo, puedes reproducir las condiciones de gravedad de la Tierra u otros planetas del Sistema Solar.

Simulación del péndulo (Angel Franco García)

La segunda simulación es similar a la primera aunque algo mas completa, nos permite variar la masa y la amplitud del movimiento.

Pendulum lab (Colorado University)

La tercera y última simulación está tomada de la página de educaplus.org

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