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Instituto de Profesores “Artigas”
Física Experimental 1
Guía práctica Nº3
2009
Introducción a la dinámica. Segunda Ley de Newton
En el marco de lo que se conoce como Física Clásica, la mecánica sintetizada por Isaac
Newton en sus tres Principios es el modelo que describe la relación entre las fuerzas aplicadas
a un cuerpo y el movimiento resultante.
El Principio de masa, también conocido como Segunda Ley establece que:
La fuerza neta que actúa sobre un cuerpo es igual a la rapidez de variación de la magnitud

mv , donde m es la masa inercial del cuerpo.
Su expresión matemática es:
 d ( mv )
F
dt
(1.1)
Si consideramos que el valor de m permanece constante durante el transcurso del tiempo y su
valor es independiente de la velocidad (condiciones no relativistas), la expresión anterior toma
la forma:


dv
F  m. ,
dt
y por la definición de aceleración,


F  m.a
(1.2)
Por lo cual si trabajamos con un cuerpo sobre el cual actúa una fuerza neta constante,
la ecuación (1.2) prevé que el mismo describirá un movimiento rectilíneo uniformemente
acelerado (M.R.U.A.), donde la constante de proporcionalidad m será la masa inercial del
cuerpo.
Las condiciones anteriores son difíciles de conseguir en la práctica, por lo cual
trabajaremos con un sistema como el que se muestra en el esquema y la fotografía
siguientes:
Trabajaremos con un riel de aire, su carro
y un conjunto de pesas que, ubicadas
inicialmente sobre el carro, trasladaremos luego
(de a una) al soporte que cuelga del hilo que
pasa por la polea fija al extremo del riel.
El riel de aire consiste en un tubo metálico
cerrado con gran número de perforaciones por
las que sale aire a presión, logrando que el carro
levite y pueda deslizar sin tocar el mismo (la foto
de la derecha muestra el riel de aire de la firma Leybold que
utilizaremos, con sus accesorios).
Nuestro sistema, entonces, consistirá en un conjunto de elementos cuya masa total no
variará en el transcurso del experimento.
PREGUNTA “NORTE” DEL PRÁCTICO:
¿Modela la segunda ley de Newton en forma satisfactoria el comportamiento
fuerza-aceleración de este sistema complejo? Responderemos esta pregunta
desarrollando la actividad experimental.
Guía de trabajo:
Es importante en principio, conocer los diversos componentes que forman nuestro
sistema. Hágalo. Examine los detalles constructivos de cada componente. Realice medidas que
permitan caracterizar lo más completamente posible cada uno de ellos.
¿Existen diferencias entre nuestro sistema y el citado en el enunciado de Segunda ley
que aparece más arriba? En caso afirmativo, describa cuál o cuales. En caso contrario,
alégrese.
Realice un diagrama de cuerpo libre de cada parte del sistema.
¿Qué tipo de movimiento tienen las distintas partes del sistema? ¿Se mueven en forma
independiente?
¿No? ¿Nunca podrían hacerlo?
¿Si? ¿En qué condiciones?
¿Qué se entiende por la aceleración del sistema?¿existe tal cosa? De no ser así, ¿por qué?
De ser así, ¿existe siempre? Si su respuesta es no, ¿Cuándo sí?
La segunda ley prevé que una fuerza constante produce una aceleración constante
proporcional a ella. ¿Se cumple esta condición en nuestro sistema? Si su respuesta es
afirmativa, explique por qué.
Si es negativa, también.
Luego de responder las preguntas anteriores, procedemos (si hay alguna posibilidad de
hacerlo) a tomar medidas para responder la pregunta “Norte”.
1. Todo lo anterior tendrá algún sentido si y solo si el carro sobre el riel de aire no
acelera en ausencia de pesas que tiren de él a través del hilo. ¿siempre sucede
esto? ¿si? ¿no? ¿cuándo? Haga que suceda. Es importante.
2. Como está intuyendo, la preparación parece ser más importante que no preguntarse
y actuar. Coloque pesas colgantes del extremo del hilo. ¿cómo sabré si el
movimiento del carro es un MRUA? Averígüelo y proceda.
3. Elija las magnitudes físicas a medir para lograr responder nuestra pregunta “Norte”.
4. ¿cuántas medidas tomar?
5. Resuma sus medidas en un cuadro de valores y construya gráficos correspondientes
si le parece que es relevante hacerlo.
6. ¿Hemos respondido la pregunta “Norte”?
Bibiografía:
Proyecto de Desarrollo de las Ciencias Básicas (PEDECIBA)
Proyecto de Apoyo al Laboratorio de Física del Instituto de Profesores Artigas (I.P.A.)
“Dédalo. Interface para uso en experimentos de Física. Versión 1.0”
Cap. 4. Experimentos.
4.8 Aparato de L. Fletcher (pág. 74)
Pablo García-Juan Correa , Montevideo, Uruguay, 1991.