Alumno: Elber González López
Facilitador: Anselmo Salom Ramos L.
Reporte de práctica: Tercera ley de Newton
Grupo: M14C4G7-081 Modulo 14 semana 3
¿Qué hacer?
F_(A,B)=〖-F〗_(B,A)
¿Qué hacer?
1. Selecciona
una de las tres leyes de Newton que revisaste en el tema 3 “Leyes”, de la
unidad.
Si
lo consideras necesario, puedes revisar los videos que se encuentran en las
siguientes direcciones, para complementar el contenido que se presentan como
parte del tema “Leyes”.
2.
Investiga sobre el tema y selecciona un experimento en el que pongas
en práctica la ley que elegiste.
3. Realiza
una planeación de cómo realizarás el experimento, para ello toma en cuenta
los elementos que deberás integrar en tu reporte de práctica:
Recuerda
que un reporte de práctica tiene el propósito de dejar constancia escrita del
trabajo experimental, debe quedar claro lo que se hizo, cómo se hizo y qué
resultado se obtuvo, de tal manera que otra persona que desee o necesite
experimentar, entienda los resultados y pueda reproducir y/o modificar el
experimento.
4. Realiza
el experimento.
5. Elabora
el reporte, considerando los siguientes elementos:
a)
Una cuartilla. Portada:
• Título
(anota el título de la actividad)
•
Reporte de Práctica de la Ley (anota la ley que seleccionaste)
•
Nombre del estudiante
•
Fecha y módulo que cursas
b)
Dos cuartillas. Introducción y sustento teórico:
•
Sintetiza el tema de las Leyes de Newton y describe específicamente la ley que
seleccionaste.
•
Explica brevemente, a manera de objetivo, lo que demostrarás con el
experimento, es decir, de qué forma éste comprueba la ley que elegiste.
•
Tomando la teoría sobre la ley que seleccionaste, resume las ideas principales
de la misma y relaciónalas con tu experimento.
c)
Una cuartilla. Descripción de materiales:
•
Menciona e inserta la fotografía de cada uno de los materiales que utilizaste
para tu experimento.
d)
De dos a tres cuartillas. Procedimiento:
•
Describe de forma secuencial (en orden, paso a paso) el experimento que
realizaste e inserta las imágenes que lo representan.
•
Al final de tu tabla, escribe las medidas de seguridad que acataste al realizar
tu experimento. En caso de que no hayas aplicado medidas de seguridad, anótalo
y explica ¿por qué?
e)
Una cuartilla. Resultados:
•
Explica los resultados obtenidos del experimento.
•
De acuerdo con los datos que obtengas, integra el procedimiento necesario, de
acuerdo con la ley que seleccionaste.
f)
Una cuartilla. Conclusiones:
•
Analiza los resultados y explica de qué forma se comprobó la ley que
seleccionaste. En caso de que no se haya comprobado, menciona los elementos que
consideras afectaron.
•
Relaciona el análisis de los resultados y fundamenta tus hallazgos con la
información que integraste en el sustento teórico.
•
Explica qué relación tiene la ley que trabajaste en el experimento con la vida
cotidiana.
g)
Una cuartilla. Bibliografía y referencias:
•
Incluye los libros, revistas o páginas WEB de las que retomaste información
para la elaboración de tu experimento y reporte de práctica.
h)
Da formato a tu reporte de práctica, considera las siguientes características:
1
Margen: normal
2
Orientación: vertical
3
Fuente para texto: Arial de 12 puntos.
4
Fuente para títulos: Arial de 16 puntos y negrita.
5
Interlineado: 1.5
6
Texto justificado
7
Títulos centrados
6.
Una vez que concluyas el documento, sube tu archivo a la plataforma con el
siguiente nombre:
Apellidos_Nombre_M14S3_LeyesdeNewton
Introducción
Isaac
Newton (1642 – 1727), uno de los más grandes científicos que ha dado la humanidad.
En 1687, publicó el libro científico más famoso que existe que se le conoce con
el nombre de Principia, en el primer libro postula sus tres leyes del
movimiento. A continuación trataremos a grandes rasgos las leyes de este
afamado físico inglés, para de esta manera poner al observador en posición de
sacar sus propias notas y finalizar concluyendo si es que son correctos estos
axiomas que han sido la base fundamental de la mecánica clásica y que han
permitido a los científicos y matemáticos hacer observaciones en todos los
rubros que atañen a estas consignas. Las tres leyes de Newton, que también son
conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres sencillos principios a
través de los cuales este matemático explico la dinámica del movimiento de los
cuerpos.
La
primera ley de Newton dice: “Todo objeto continúa en su estado de reposo o
de movimiento uniforme en línea recta, a menos que sea obligado a cambiar ese
estado por fuerzas que actúan sobre él”. En esta expresión tanto la fuerza como
la aceleración llevan dirección y sentido.
La
segunda ley de Newton complementa la primera: “La fuerza neta que actúa
sobre un objeto, es proporcional a la aceleración que adquiera al moverse y a
la masa de dicho objeto” ; es decir que la fuerza necesaria para mover un
objeto es proporcional a la aceleración por la masa del objeto (F=m*a), por lo
que se debe considerar la velocidad a la que se quiere mover un objeto, así
como su masa, para saber con qué fuerza se tiene que hacer; o de manera inversa
para saber la fuerza aplicada, es necesario saber la aceleración de un cuerpo
así como su masa.
La tercera ley de Newton: “Siempre
que un objeto ejerce una fuerza sobre un segundo objeto, el segundo objeto ejerce
una fuerza de igual magnitud y en dirección opuesta sobre el primero”
Es
decir, que toda fuerza, a la que denominaremos acción aplicada sobre un cuerpo,
que afecte a otro tendrá una reacción de igual magnitud, pero en sentido
contrario, esto se podría ejemplificar con el hecho de caminar, mientras lo
hacemos empujamos el suelo hacia abajo, mientras el suelo nos empuja hacia
arriba con la misma fuerza que nosotros ejercemos, la cual sería nuestro peso;
en este sencillo ejemplo la reacción a nuestro peso es la resistencia del
suelo.
Por
lo que de igual manera procederemos a realizar las pruebas o ensayos que nos
permitan llegar a una comparación y conclusión para de esta manera afirmar la
susodicha tercera ley de Newton.
Objetivos
Comprobar
la 3ª Ley de Newton con un experimento sencillo. Seleccionar algún experimento
adecuado para la demostración propuesta (en base a los siguientes criterios:
materiales económicos, fáciles de conseguir, que no sea peligroso, que cumpla
con la 3ª Ley de Newton y que sea atractivo). Finalmente encontrar las condiciones
óptimas para realizarlo.
Teoría
Para
este experimento he seleccionado la tercera ley de Newton, o la ley de acción y
reacción; que se enuncia de la siguiente manera:
“A toda fuerza de acción
corresponde una fuerza de reacción de la misma magnitud y dirección, pero de
sentido contrario”.
Es
decir que al actuar un objeto A, sobre un objeto B, el objeto B devolverá al
primero la misma fuerza.
Esta
ley es la única que es de total autoría de Isaac Newton; en ella se explica la
interacción de dos cuerpos, ya que la acción o fuerza de un cuerpo, no puede
hacerse visible si no hay otro que la provoque. Este principio lo podemos ver
en la vida cotidiana de muchas maneras sencillas y comunes, al colocar algún
objeto sobre una mesa, al caminar, al hacer botar una pelota; así también la
podemos ver en cosas más complicadas y no tan ordinarias para nuestros ojos,
como lo es el despeje de un transbordador espacial, o en el lanzamiento de un
misil; al disparar un arma, en accidentes automovilísticos que impliquen algún
caso como será nuestra pequeña simulación de un choque.
La
interacción que existe entre dos cuerpos se puede traducir como fuerza entre
uno y otro; y al ejercerse las fuerzas en dos cuerpos distintos, o de manera
más explícita y sencilla, se puede decir que cada cuerpo cuenta con una fuerza
propia y es por eso que estas no se anulan, pues no es un solo cuerpo el que
ejerce o recibe una fuerza.
Dentro
de esta ley se explica como una acción (fuerza) provoca una reacción (fuerza)
de igual magnitud pero en sentido contrario y en ella podemos ver reflejada la
visión que tenia Newton de una naturaleza equilibrada, donde cada objeto cuenta
con una fuerza proporcional a su masa. Esta fuerza con la que cuenta cada objeto,
se usa en pro de la mecánica del movimiento; como ya se ha mencionado antes un
cuerpo al contar con una fuerza, hace posible que cohetes espaciales logren
despegar, pues mientras los gases de un combustible son expulsados, estos
ejercen una fuerza contra el suelo o una base, y esta a su vez devuelve la
fuerza de manera ascendente, haciendo que el cohete despegue y alcance el
vuelo. Esta mecánica, no es exclusiva de un cohete, o de medios de transporte;
lo que contiene el enunciado de esta ley lo podemos ver en el mundo que nos
rodea y en los fenómenos más sencillos de la vida.
Con
el siguiente experimento, que se llevara a cabo, se intenta explicar lo
enunciado en la tercera ley de Newton; se probara como un objeto reacciona a la
acción de otro, hablando en términos de fuerza.
Aplicaciones de la tercera ley de Newton
Algunos ejemplos donde actúan las
fuerzas acción – reacción son los siguientes:
· Si una persona empuja a otra de peso similar,
las dos se mueven con la misma velocidad pero en sentido contrario.
·
Constantemente los carpinteros se encuentran
ante un claro ejemplo de esta tercera ley de Newton, cuando martillan un clavo.
Mientras que éste último se introduce cada vez más en la madera cuando se lo
martilla, el martillo hace un movimiento hacia atrás, lo que se identifica como
la reacción de su propio golpe.
·
El tendedero donde se cuelga la ropa es otro
ejemplo de la tercera ley de Newton. Mientras la ropa hace fuerza para abajo,
la soga, como reacción, hace fuerza hacia arriba. Así se consigue que la ropa
no entre en contacto con el suelo.
·
Remar en un bote también significa poner en
práctica la tercera ley de Newton y esto sucede porque mientras que nosotros
desplazamos el agua hacia atrás con el remo, esta reacciona empujando a la
embarcación en su sentido opuesto.
·
Una caminata también puede ser una forma de
poner en práctica la tercera ley de Newton. Y esto ocurre cuando caminamos, por
ejemplo, en la playa: mientras que con nuestros pies ejercemos fuerza hacia
adelante con cada paso, empujamos la arena hacia atrás.
·
Un cohete también logra ponerse en
funcionamiento gracias a la tercera ley de Newton ya que el mismo se desplaza
gracias al efecto de la pólvora quemada, que sale en sentido opuesto.
Material
y/o equipo:
1 Cinta
Métrica
1Libro
563 gr. Objeto
B
1Carrito
de juguete de 33 gr. Objeto
A
Procedimiento
Importante:
Para este experimento no se necesita tomar ninguna medida de seguridad
especial, ya que el realizarlo, no implica ningún riesgo o peligro, pues
solo es una simulación a escala.
Primero
coloque la cinta métrica extendida sobre el piso, con la numeración con sentido
de arriba, asegurando la cinta para que no se mueva o se retraiga, el objetivo
es tener fija la numeración para así poder tener el registro de lo provocado
por las fuerzas de los objetos implicados al momento del experimento.
Al
inicio de la cinta métrica (entiéndase en el centímetro 1) se colocara el
carrito de juguete, como se puede observar en la fotografía, el carro de
juguete llega hasta los 10 cm, este punto será el de partida.
Del
lado opuesto coloque el libro, como se puede ver en la foto el punto de impacto
va a ser de 61 cm que es lo que marca nuestra cinta, así que buscaremos que el
carrito de juguete haga un recorrido total de 51 cm.
Empujamos
nuestro carro de juguete, de una manera fuerte, ya que de esta manera
lograremos que se impacte contra el libro que se encuentra del lado opuesto ( a
51 cm del origen en que será arrojado el carrito).
En
esta foto se puede observar como nuestro auto a miniatura se acerca rápidamente
al objeto contrario e inmóvil, aunque como podemos ver el objeto, es de mucho
mayor peso, por lo que se prevé la inminente colisión y la observación de la
tercera ley de Newton.
Tras
impactar nuestro carro a escala contra el libro, el carrito retrocede 6.3 cm
sin haber movido en lo absoluto nuestro libro; por lo que se puede comprobar
que tras el impacto se le regresa el total de su peso, pero de forma contraria
a su trayectoria.
Resultados
Después
de haber impactado el carro a escala con
el libro este retrocedió, ya que el carrito al ser menor su masa con respecto
al libro por lo que de este experimento obtengo como resultado que el libro no
altera su estado de reposo más sin embargo devuelve una fuerza con la que el
carrito de juguete fue impactado con la misma magnitud, llevándolo a retroceder
y detenerse tras unos cuantos centímetros (6.3 cm).
Por
lo que se comprueba la ecuación de esta ley:
F_(A,B)=〖-F〗_(B,A)
En donde
el objeto A (carrito) ejerce una fuerza contra el objeto B (libro) y donde el
objeto B ejerce la misma fuerza pero en sentido contrario sobre el objeto A.
Lo
que quiere decir que nuestro objeto B devuelve la fuerza con que es impactado y
que en este caso por ser este objeto de una masa mayor, resulta inamovible ante
el objeto A, el cual sigue en movimiento, pero en dirección contraria por la
fuerza que el objeto B ejerció sobre él.
Si
nuestro carrito tuviese una aceleración de 51cm/s, utilizando la ecuación de la
segunda ley de Newton que es F=m*a, y considerando la masa del carrito que es
de 33 gr, tendríamos que:
F=.033
kg* .51m/s2 = 0.1683 N Esta fuerza seria con la que nuestro
libro es impactado y la misma con la que reacciona sobre nuestro carrito.
¿Qué
puntos son importantes para esta ley? Depende de la relación entre
sus masas, la fricción y el comportamiento del sistema.
·
Fuerza
·
Interacción
·
Aceleración
·
Sistema
·
Fricción
·
Masa
Conclusiones
La
tercera ley introduce una de las características fundamentales del concepto
de fuerza y es el concepto de interacción entre los cuerpos. Las fuerzas
siempre están referidas a dos cuerpos A y B, cada uno de los cuales ejerce una
fuerza sobre el otro de igual magnitud y sentido contrario.
Tras
este sencillo experimento, se ha podido comprobar que todos los objetos cuentan
con una fuerza y que esta se manifiesta solo cuando hay interacción entre dos
objetos o más.
Con
esto se puede concluir que la tercera ley de Newton o ley de acción y reacción,
se cumple de manera puntual, pues tras el experimento donde se utilizaron dos
cuerpos con masas diferentes, con el fin de hacer más visibles los efectos de
las fuerzas de ambos, así como los sentidos de ellas, se pudo observar como el
objeto A que contaba con una fuerza en un sentido, al impactar con el objeto B,
recibió la misma fuerza pero en sentido contrario haciéndolo regresar; con esto
se comprueba que la reacción al impacto es en sentido contrario y con la misma
fuerza con la que cuenta nuestro objeto A, que en este caso y dentro de la ley de
Newton, sería la acción que desencadena la reacción ya mencionada.
Los
pasos del método científico que seguí, para realizar el experimento fueron
primeramente hacer uso de la metodología de experimentación en campo
controlado, que nos ayudo a describir las acciones a realizar para cumplir con
el objetivo (o objetivos), indicar qué se piensa realizar, cómo se va a
realizar y requerimientos para lograrlo; además repasar los recursos que
recomienda la plataforma, empezó por la observación de los fenómenos
acontecidos diariamente para realizar las preguntas pertinentes dentro del tema
de la ley escogida, analice los fenómenos observados, buscando la relación con
la tercera ley de Newton; establecí las hipótesis, poniendo así los parámetros
que debía cumplir el experimento así como sus resultados en base a lo
observado, cubrí todos los puntos que se requieren para dejar constancia, tanto
en fotografía como escrita de este trabajo experimental, para así dejar claro
lo que realice y el resultado que se
obtuvo,
de tal manera que otra persona que desee experimentar, entienda los objetivos y
resultados y pueda reproducirlos o modificarlos en su propio experimento.
Referencias:
Todos los recursos a continuación mencionados, fueron
retomados entre los días 14 y 19 de Agosto del 2017:
Módulo 14. UNIVERSO NATURAL UNIDAD II. UNIVERSO SEMANA 3
https://www.youtube.com/watch?v=SbrKChPlPKA
https://www.youtube.com/watch?v=_X-BTbwj3xU
https://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Newton
https://bibliotecadeinvestigaciones.wordpress.com/fisica-2/las-leyes-de-newton/
http://www.todosimple.com/5/16/experimentos-sencillos-de-las-leyes-de-newton
experimentoscaserosparaninos.blogspot.com/
http://swift.sonoma.edu/education/newton/nlawpost310SpPt.pdf
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