Práctica 10: Newton tenía razón

Esta es la última práctica que realizamos en 4º de la ESO en la asignatura de física y química. Realizamos esta práctica con el fin de comprobar experimentalmente la 2ª ley de Newton o ley fundamental de la dinámica.
Para realizar el experimento necesitábamos clips, cuerda, eje metálico y una polea
El experimento no lo hemos comenzado con 5 clips, si no que hemos ido probando, primero con uno, después con dos y así sucesivamente, pero 5 clips son los que provocan la estabilidad entre la fuerza de rozamiento y la fuerza que nosotros (los clips en este caso) estamos aplicando. Por esta razón justo cuando ponemos 5 clips, el coche comienza a moverse con una velocidad constante. Pero esto varía al ponerle más clips, ya que el movimiento del coche deja de ser constante y pasa a ser un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, ya que la fuerza provocada por el peso de los clips es mayor que la fuerza del rozamiento.

Resultados:
En primer lugar tenemos que saber algunos datos indispensables como:
Masa del coche: 32.5g
Masa del Clip: 0.5g
Distancia: 0.7cm
Hemos realizado una serie de tablas para tener una major organización y comprender mejor la práctica.

Tambien hemos realizado una serie de GRAFICAS para entender mejor la practica:

Cálculos para hallar la velocidad:

vf= 2e/t
1)1.14/10.5=0.13m/s
2)1.14/3.4=0.33m/s
3)1.14/2.39=0.47 m/s
4)1.14/1.9=0.6m/s
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1) 1.14/6.2=0.18m/s

2)1.14/3.3=0.34m/s

3)1.14/3=0.38m/s

4)1.14/2.3=0.49m/s

Explicación de la primera grafica:
Esta grafica hemos representado la velocidad frente al tiempo. La primera grafica nos muestra la distancia recorrida que son 0.7 centímetros y el tiempo medio poniendo diferentes clips.
Esta primera grafica podemos observar una recta creciente y además como la velocidad aumenta al cabo del tiempo, este fenómeno se debe a que es un movimiento uniformemente acelerado (MRUA).

Explicación de la segunda grafica:
En esta grafica también hemos representado la velocidad frente al tiempo. Los datos de la segunda grafica son los mismos, donde lo único que cambia es la masa del coche ya que le hemos añadido 5 gr de plastilina.
Podemos observar una recta creciente con una la velocidad creciente al cabo del tiempo, esto se debe a que es un MRUA.

Los valores de las graficas son distintos debido a varios factores como por ejemplo el número de clips que hemos trabajado, la masa que ha actuado sobre el coche por lo tanto el coche tendrá una mayor velocidad a menos masa y una aceleración mayor.

Cuestiones:
15. La diferencia entre el coeficiente de rozamiento estático y del coeficiente de rozamiento dinámico es bastante obvia. El estático es el que posee el coche justo antes de empezar a moverse y es lo que hace que cuando le demos un empujon empiece a moverse. El dinámico es el que posee el coche cuando está en movimiento y que se opone a este movimiento.

El coeficiente de rozamiento estático:
(con plastilina se realiza del mismo modo)sin plastilina: F + FROZEST= 0
la masa= 0.032kg y la a(detallada abajo y calculada a partir de las tablas)= 0.01
FAPLICAD= ma
FAPLICADA=0.00031N
FROZEST+0.00032=0
FROZEST=-0.00032
FROZEST= mu*N
coeficiente rozestatico=0.0020

PCLIPS-FROZDIN=m1clip*g
FROZD=0.0006
FROZD=-mu*N
FROZD= 0.001
coeficiente de rozamiento dinámico= 0.0019

Para el caso con plastilina sale el estático 0.0028 y el dinámico 0.0017. Podemos concluir que el estático es mayor que el dinámico ya que al estar parado y no llevar una velocidad pues cuesta mas moverlo ya que la oposición a cambiar su movimiento es mayor que si ya se está moviendo de lo que deducimos que el rozamiento en parado es mayor que moviendose.

16. Podemos observar en un diagrama de fuerzas, como al ir añadiendo clips, la fuerza que hace que el coche se mueva aumenta, ya que esta depende del peso de los clips que esté tirando de él, y por tanto de la masa de el conjunto de clips que hace que se mueva.
La aceleración que sufre el coche también depende de el número de clips que añadamos, puesto que la aceleración depende de la fuerza que actúa sobre el coche y por tanto, también de los clips. Esto se puede demostrar mediante la siguiente ecuación:
R = P + N + F + Fr = (m·a,0)
Esto se ve mejor en los siguientes diagramas de fuerzas:

En este diagrama de fuerzas, podemos ver como la fuerza del rozamiento (Fr) es mayor que la fuerza ejercida por los clips (F), si miramos en la tabla del experimento, este corresponderia a todos los casos anteriores al primero que aparece en ella, ya que el peso de los clips no es suficiente para hacer mover al coche.

En este nuevo caso, la fuerza del rozamiento (Fr) es igual que la ejercida por el peso de los clips (F) por lo que este diagrama corresponderia a el primer dato registrado en la tabla, en el que la F anula a la Fr por lo que al darle el toquecito, es cochecito comienza a moverse con un movimiento rectilíneo uniforme.

Por último, tenemos este otro caso en el que la fuerza que ejerce el peso de los clips sobre el coche es mayor que la fuerza del rozamiento por lo que el cochecito se movera con un movimiento rectilineo uniformemente acelerado. La aceleración que sufre, es proporcional al peso de los clips, ya que cuanto mayor sea el peso de los clips, mayor será la fuerza que estos ejercen sobre el cochecito y por tanto, mayor la aceleración que este sufrirá.

En este experimento, como la fuerza es paralela al suelo, el peso y la normal se cancelan, por lo que en este problema no intervienen, puesto que nos estamos moviendo todo el rato en el eje de las x.
(F,0) + (-uN,0) = m·a

17. Lógicamente al variar la masa va a variar la fuerza que tenemos que aplicar para conseguir la misma aceleración entonces no podemos decri si varía la aceleración, solo se puede decir que por supuesto la aceleración depende de la masa. Afecta al rozamiento por el hecho de que Fr= -mu*N y como la normal depende del peso que a su vez depende de la masa, a mayor masa (en este caso la fuerza es horizontal luego P=N) mayor será el rozamiento que tenga el movil con el suelo y mayor su coeficiente de rozamiento, refiriendonos a ambos. La fuerza aplicada va a variar en el caso de que queramos mantener la misma aceleración y como F=ma dependerá de la masa luego a mayor masa mayor fuerza se ha de aplicar para mantener la misma aceleración. F/m=a.

18. Hay que darle un toquecito puesto que nosotros no sabemos cuantos clips necesitamos para que la fuerza del rozamiento sea anulada por la fuerza ejercida por el peso de los clips (es decir que lleve un MRU), por lo que al darle el toquecito, sabemos si ha sido anulada o no. En el caso de darle un toquecito al coche y que este no se mueva, quiere decir que todavía hay que añadirle más clips, puesto que la fuerza del rozamiento es mayor que la que ejerce el peso de los clips. Pero justo en el momento en el que la fuerza sea suficiente para anular a la del rozamiento, si no le damos un toquecito, al estar ante la primera ley de newton, en la que la resultante que actúa sobre el cochecito es 0 si no le damos el toquecito, el coche permanecera parado. Pero al darle el toquecito, lo que estamos haciendo es darle al coche una velocidad inicial, por lo que el coche lleva un movimiento rectilíneo uniforme.