Práctica 8: Las leyes de Newton

"Si he llegado tan lejos es porque me he subido a hombros de gigantes" (Isaac Newton)



Este trabajo de física ha sido realizado por alumnos de 4º ESO del Colegio Base, utilizando como laboratorio la misma clase.



El objetivo principal de la práctica es conocer las tres leyes de Newton, saber reconocerlas en situaciones de la vida cotidiana, y entender en qué consisten. Para eso en esta práctica nos basamos en la observación experimental.



El procedimiento ha sido sencillo. Hemos inflado un globo y lo hemos colocado en la parte de atrás de un coche de juguete. Después lo hemos dejado correr por la clase, habiendo retirado todos los obstáculos anteriormente, varias veces. Una con más cantidad d aire dentro del globo, otra con menos,... y hemos observado que ocurría en cada caso.



Material utilizado: Cochecito, globo, metro.





CUESTIONES:


1) Informe científico sobre las leyes de Newton:


La ley de la inercia:

"Todo cuerpo conserva su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que esté obligado a cambiar ese estado por efecto de fuerzas que se apliquen sobre él. De otra forma, si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza o todas las que actúan se anulan dando una resultante nula, el cuerpo no variará su velocidad."

Esta ley se puede encontrar fácilmente en casos cotidianos, de hecho, lo que ocurre es que nada de lo que conocemos no permanece siempre constante, siempre hay una fuerza que hace cambiar su movimiento. Un ejemplo muy común y que explica muy bien esto es el de un cohe que toma una curva. Éste lleva una velocidad constante, pero en el momento de tomar la curva tu tienes que aplicarle una fuerza al motor del cohe para que disminuya la velocidad y gire por que si no se saldría de la curva y se estamparía.




La ley fundamental de la Dinámica:

"Toda fuerza aplicada sobre un cuerpo, y que no esté equilibrada, produce una aceleración que es proporcional a dicha fuerza. La constante de proporcionalidad es la masa inerte del cuerpo. De otra forma, si sobre un cuerpo actúa una fuerza resultante, dicho cuerpo modificará su velocidad(tendrá aceleración)"

Esto significa que si se le aplica una fuerza a un objeto, y la resultante de las fuerzas no es nula, el resultado será que el objeto iniciará un movimiento e irá acelerándose. Pero esto depende de la masa del objeto. Esta relación entre fuerza y masa se resumen en la ecuación: F= ma y como se puede observar aparecen la aceleración.

Un ejemplo de esta ley se encuentra en todas partes. Simplemente cuando le das una patada a una pelota de tenis y a otra de fútbol con la misma fuerza te das cuenta de que no ocurre lo mismo en las dos, aunque ambas se aceleran.

La ley de la acción y reacción:

"Cuando un cuerpo ejerce una fuerza (acción) sobre otro, éste ejerce otra fuerza (reacción) igual y de sentido contrario sobre el primero. Ambas fuerzas son simultáneas y se aplican sobre cuerpos diferentes."

Esta ley quiere decir que siempre que se le aplica una fuerza a un objeto, éste te responde con otra fuerza que contrarresta a la primera, es decir, el vector fuerza tendría el mismo módulo y dirección, pero en sentido contrario.

Un ejemplo de esta ley ya es más difícil de ver, aunque también está en todas partes. Por ejemplo, cuando dos coches de choque chocan entre sí, ambos retroceden para atrás, en sentido contrario a como habían "proyectado" su fuerza sobre el otro.

2) ¿En qué fase son aplicables cada una de estas leyes? ¿Por qué?

Para este ejercicio vamos a exponer nuestras observaciones en cada una de las fases por las que pasó el cochecillo.

FASE 1: El coche está en reposo.

FASE 2: El aire del globo comienza a salir, empujando al coche, y éste se desplaza sufriendo una aceleración.

En esta fase se aplica la segunda ley, la de que una fuerza (el aire del globo) aplicada sobre un objeto (el globo) produce la aceleración del mismo.

También se podría decir que ha actuado la tercera ley, poque la fuerza del coche ejercida sobre el suelo está siendo respondida por la fuerza de rozamiento (que sería la fuerza de reacción)

FASE 3: Ya no queda más aire en el globo, osea que el motor que propulsaba el coche se ha parado ya, pero el coche sigue moviéndose sin ningún cambio aparente.

En esta fase actúa la pimera ley. la de la inercia. La inercia que llevaba el coche una vez fue puesto en movimiento hizo que siguiera haciendo lo que staba haciendo, que es de lo que se trata esta ley.

También actuaría la tercera ley por la misma razón que en la segunda fase.

FASE 4: El coche, después de ir perdiendo velocidad, se paró y quedó en reposo.

3)¿Piensas que la fase inercial está correctamente nombrada? ¿Podrías describir algún método para que sí lo fuera? ¿Qué es el rozamiento? ¿Cómo influyen las diferentes superficies en el frenado del coche?

Creemos que no es del todo correcto, porque la ley de la inercia no se cumple del todo en este experimento. El coche fue perdiendo velocidad y acabó en reposo, y esto no sería así si todo hubiese sido como se explica en la ley de la inercia, es decir, que si éste hubiese sido un ejemplo de inercia, el coche jamás se hubiera parado, o variado su velocidad, si no que hubiese continuado en su trayectoria rectilínea y uniforme, y sin embargo no fue así. Lo que ocurrió es que actuó el rozamiento. En este caso, el rozamiento del suelo y del aire, entre otras cosas, fue lo que hizo que el coche fuera adquiriendo una aceleración negativa, es decir, qué fuera disminuyendo su velocidad, frenándose y acabara en reposo.

El único método que se nos ocurre es el de lanzar un objeto al espacio, donde no hay rozamiento, e ir apartando de su trayectoria todo obstáculo posible, lo cual es un poco imposible.

El rozamiento es una fuerza que se opone al desplazamiento de un cuerpo sobre otro. Actúa siempre en sentido opuesto al del movimiento.

El suelo influye en el frenado del suelo debido a las imperfecciones de su superficie, que aunque no son visibles, hacen que las fuerzas que actúan en el movimiento no sean perpendiculares, y estas irregularidades hacen que el coche pierda velocidad.

Hemos supuesto que en el aire influye porque al ir avanzando el coche, éste va chocando continuamente con las moléculas de aire, tiene que apartarlas, dejarse paso, y esto lo frena.

4)¿Qué ocurre al aumentar la masa del coche con la pesa? A igual cantidad de aire, ¿qué coche se acelera más, el más o el menos cargado?

Pues que la fuerza de rozamiento es mayor, y la acción de éste, por tanto, también es mayor y el coche se frena más deprisa.

Se acelera más el menos cargado, por lo que hemos explicado

5) Se le llama de reacción porque el movimiento del coche es la reacción de la acción de dejar salir el aire del globo.

Ejemplos: El despegue de un cohete, una pistola al ser disparada,...

6) No se anulan porque ambas fuerzas no están aplicadas sobre un mismo punto. Si lo hubieran estado, el coche no se habría movido, pero cada fuerza estaba aplicada sobre una parte distinta del coche, y esto fue lo que hizo que no se anulasen.