Práctica de laboratorio 8 - Laboratorio virtual de dinámica

Introducción

El objetivo de esta práctica consiste en fijar los principales conceptos de la dinámica mediante la experimentación en el laboratorio virtual. De esta manera se pretende profundizar en el significado de las leyes de Newton.

Leyes de Newton

1ª Ley: A través de los datos obtenidos en los experimentos sobre el Principio de Inercia llegamos a la conclusión de que la velocidad en estos casos se mantiene constante y no varía respecto a la velocidad inicial, es decir, se trata de un MRU. Esto ocurre porque la fuerza resultante es igual a cero, ya sea porque no hay ninguna fuerza actuando sobre el objeto o porque hay dos fuerzas actuando sobre él, pero de mismo módulo y sentido contrario, luego ambas fuerzas se anulan y la resultante es cero.

Pregunta: sobre un cuerpo actúa una fuerza de 5N, ¿cómo conseguirás que el cuerpo se mueva con vel. cte. de 30m/s? ¿Y para que lo haga a 40m/s?

• Dando al objeto una velocidad inicial de 30m/s y aplicando sobre él una fuerza de igual módulo (5N) pero con distinto sentido.
• Dando al objeto una vel. inicial de 40m/s y aplicando sobre él una fuerza de igual módulo y distinto sentido.

2ª Ley: A través de los datos obtenidos sobre el Principio Fundamental de la Dinámica y al observar qué efecto tiene la masa, podemos afirmar que el objeto acelera al actuar una única fuerza sobre él y en un único sentido y que acelera más, luego adquiere más velocidad, cuanto menor es la masa de dicho objeto.
Teniendo en cuenta las experiencias realizadas en las que F y a tienen la misma dirección y sentido, observamos que el objeto se dirige en un sentido impulsado por una fuerza y por la velocidad inicial, pero al actuar otra fuerza sobre el objeto, de mayor módulo y distinto sentido, éste se detiene y vuelve en el sentido contrario, aumentando su aceleración.


Cuestiones

1. No, su velocidad es constante. Se moverá con mayor o menor velocidad dependiendo de la velocidad inicial que se le haya dado.

2. El cuerpo se moverá en el sentido de la fuerza que se le aplique e irá acelerando de manera constante.

3. Sí, si al combinarse las dos fuerzas producen el mismo efecto, es decir, tienen como resultado un vector idéntico en sentido, módulo y dirección al anterior.

4. La aceleración negativa implica que si el cuerpo tenía velocidad inicial cero, se moverá hacia la izquierda (en el eje de las X), si su velocidad inicial era positiva continuará moviéndose hacia la derecha hasta que se frene y se mueva y acelere hacia la izquerda y si su velocidad era negativa, el cuerpo continuará acelerando hacia la izquierda.

5. La masa es inversamente proporcional a la aceleración, es decir, cuanto mayor sea la masa del cuerpo, menor aceleración sufrirá éste y cuanto menor la masa del cuerpo, mayor su aceleración.

6. Quiere decir que el cuerpo está situado en una posición más a la izquierda del sistema de referencia del observador (que suele ser el origen de coordenadas).

7. Sí, ya que la fuerza resultante es la suma de todas las fuerzas que se aplican sobre un cuerpo, y ya que la aceleración siempre tiene el mismo sentido que la fuerza, la fuerza resultante y la aceleración siempre tendrán el mismo signo.

8. La velocidad y la aceleración no siempre tienen que tener el mismo signo, por ejemplo, un cuerpo puede partir con una velocidad inicial positiva pero tener una aceleración negativa, aunque, a medida que el tiempo avance, la velocidad tenderá a adquirir el mismo signo que la aceleración, por lo que sí que acabarán por tener el mismo signo si el cuerpo no se para.

9. Que la velocidad sea positiva (38m/s), que la posición sea (o,o) o el origen de coordenadas, que se aplique sobre el cuerpo una fuerza hacia la izquierda (2N) y que la masa del objeto sea 1 Kg. Ésta es una posibilidad en la que el objeto llegaría al límite del visor con velocidad cero, pero no es la única, hay más posibilidades: la masa del objeto puede variar, aunque hay que tener en cuenta que eso también variará la aceleración de dicho objeto, el sistema de referencia también puede variar, así como la velocidad y la fuerza, salvo por el hecho de que la velocidad siempre debe ser positiva y la fuerza debe actuar hacia la izquierda.