2007/05/13

Leis de Newton

XIII Feira da Ciencia e Tecnoloxía
IES Porta da Auga
primavera 2007

Título: Leis de Newton


Autoría: José Antonio Ríos Couto
Grupo: 1º BT
Data entrega: 08/04/07
1.Introdución e Hipóteses.
A idea “raíz” para levar a cabo este traballo foi tan simple como un salto de trampolín dun nadador durante unha competición. A pregunta que me planteei en primeiro lugar foi: ¿como é posible que este nadador saia impulsado con semellante ímpetu cara arriba se a forza que exerce diríxese cara abaixo? O traballo iníciase co fin de responder a esta incógnita ou a aquelas que xurdan durante a investigación.
2.Pequeno resume.
Este proxecto, pretende esclarecer e demostrar as leis enunciadas por un dos máis grandes científicos da historia, Isaac Newton. Orixinariamente, o proxecto concebiuse co fin de demostrar tan so o principio de acción e reacción, pero tras investigar máis profundamente sobre o asunto, decidín expandir os seus obxetivos a explicar as tres leis de este renomeado personaxe.
English Summary: This project is based on Isaac's Newton main laws. It pretends to prove them and also show them easily to any spectator. It gives special attention to the third law that Newton stated: The Action Reaction Law. By several practises, I'll check it and simplify it. It wasn't such an ambitious project at first, but when I got researching about it, I thougt I could do something else.
3.Obxectivos.
Demostración práctica das leis de Newton de forma clara e sinxela.
4.Base teórica.
1ª – Inercia:
Se a forza externa resultante que actúa nun obxeto é cero, entón a velocidade do obxeto non cambiará. Un obxeto en repouso permanecerá en repouso; un obxeto en movemento continuará movéndose con velocidade constante. Un corpo acelérase soamente se unha forza non balanceada actúe sobre el.

2ª – Masa e Aceleración:
Se sobre un corpo de masa (m) actúa unha forza neta (F), o corpo adquire unha aceleración (a) que é directamente proporcional ó módulo da forza e inversamente proporcional á súa masa, e ten a mesma dirección e sentido que a forza.
a = F/m ; F = m·a

3ª - Acción e Reacción:
Todo corpo que exerce unha forza sobre outro implica que o outro corpo exerza unha forza igual e de sentido contrario sobre o primeiro.
Según Newton a forza que exerce o 2° corpo sobre o 1° denominarase “Forza de reacción”


5.Traballo.
1ª LEI DE NEWTON:

(En ocasións, esta lei noméase tamén como Principio de Galileo)

“En ausencia de forzas exteriores, toda partícula continúa no su estado de reposo ou de movimiento rectilíneo e uniforme respecto dun sistema de referencia inercial ou galileano.”

Noutras palabras, mentras que un corpo non reciba unha forza exterior, non variará o seu estado de movemento, quedarase en reposo se xa o estaba e seguirá movéndose se estaba en movemento.

Non obstante, se empurramos un obxecto, este terminará por deterse e, en consecuencia, esta lei non se cumple. ¿Pregúntaste por que se acepta esta lei, entonces?

A explicación é moi sinxela: na terra existen forzas de rozamiento (co aire, o chan, etc) que contrarrestan as que se lle aplican ós corpos e acaban por detelos.

Un exemplo práctico da validez desta lei sería por exemplo o dun astronauta, que cando realiza unha forza no espacio exterior continúa a moverse sen parar a menos que faga outra forza noutro sentido.

O astronauta móvese no espacio sen deterse ata que rea-
liza unha forza noutro sentido.


2ª LEI DE NEWTON:

(Tamén denominada Lei da Forza)

F = m . a
(Forza en Newtons, masa en kg e aceleración en metros partido de segundo ó cadrado)

Un exemplo práctico:

Se ==> F = m · a
Entón ==> a = F/m
A segunda lei demostrouse montando unha especie de rampla coa madeira e lanzando as bolas de distintos tamaños polos carreiros que se realizaron en dita rampla. Segundo a lei, sendo a forza o peso compénsase esta relación e as bolas deberían caer ó mesmo tempo (coa mesma aceleración).
Non obstante, esto non ocorre debido a que o rozamento relativo da grande e moito menor co da pequena, e esta cae primeiro. Polo tanto, o que se fixo foi lanzar a grande por un carreiro con dous puntos de rozamento, e a pequena con un so punto de rozamento sobre a superficie de madeira lisa que
casi non entorpece o movemento de ningunha das dúas. Así, puídose observar a influenza do roce (que agora a pequena caía antes), quedando demostrado o principio"

Polo tanto, se a forza é constante (a mesma) entre os casos a analizar, maior será a aceleración canto menor sexa a masa entre a que divimos a forza.

Entón ==> A menor masa, máis aceleración (se a forza é a mesma; lembremos que non é o mesmo que velocidade)

Así pois, a bola pequena da práctica, se o recorrido é o bastante longo, chegará antes que a grande (ó ter diferente rozamento).

3ª LEI DE NEWTON:

(Coñecida máis comunmente como Lei de Acción e Reacción)

Por cada forza que actúa sobre un corpo, este realiza unha forza igual pero de sentido oposto sobre o corpo que a produxo. Dito de outra forma: As forzas sempre se presentan en pares de igual magnitude e sentido oposto e están situadas sobre a mesma recta.

Un exemplo práctico:

Na práctica, unha forza exercida pola bola do extremo sobre a bola suxeita é recollida polo resorte do medio, de modo que se orixina outra de mesma forza e sentido contrario que a impulsa cara o soporte de madeira a bola solta.
Se esta é o bastante potente, ó bater contra o soporte xerarase outra forza de reacción que fará regresar cara atrás a bola de novo. Unha doble demostración da lei, nese caso.

6.Distribución.

Outubro: Procura de temas sobre os que realizar o traballo para a feira. Esta realizouse en internet, libros da casa e outros medios.
Novembro: Información sobre as leis, procura doutros traballos previos, cavilamento de xeitos de demostrar as leis...
Decembro (e vacacións de Nadal): Escasa actividade debido ao axetreo destas datas, aínda así séguese a pensar no proxecto.
Resto Xaneiro: Deseño do proxecto para demostrar a segunda lei.
Febreiro: Retoques no deseño do proxecto, por mor de pequenos fallos e cambios de ideas. Xa se ten discurrido o proxecto “estrela” que demostrará a 3ª lei.
Marzo: Últimos retoques. Finalización de proxecto para a terceira lei. Fabricación do tríptico para a feira.
7.Materiais e Orzamento.
5 listóns de madeira (Aproveitados de sobras existentes)
Canicas de diferentes tamaños (Atopadas na casa)
3 folios
1 cartulina grande
1 fío de coser
2 bolas perforadas
Resortes
Pinzas

8.Descrición.
A primeira lei non se demostrou no traballo práctico debido a que en existencia de rozamento, o feito de que un corpo que recibe unha forza permanece en contínuo rozamento non se cumplirá.
A segunda lei demostrouse montando unha especie de rampla coa madeira e lanzando as bolas de distintos tamaños polos carreiros que se realizaron en dita rampla. Segundo a lei, a F = M * a, entonces sendo a forza (a gravidade) proporcional á masa, a bola pequena e a grande terán a mesma aceleración. Non obstante, se temos en conta que o rozamento relativo da grande e moito menor co da pequena, esto non se observa.
A terceira lei demostrouse montando un armazón de madeira a modo de soporte no cal un fío atravesa as táboas que van sobre o soporte verticalmente, de modo que neste fío pódense introducir dúas bolas perforadas, entre as cales vai situado un resorte da maior potencia que atopamos. Nun dos lados dunha bola, colócase unha pinza que evita que se desplace polo fío. Agora, ó apretar unha bola contra a que está bloqueada pola pinza, sairá disparada en sentido oposto. Canto maior sexa a forza de acción, maior será a de reacción, demostrando así a antedita lei.
9.Material.
Presentado no punto 5.
10.Conclusións.
O traballo foi fácil por veces e sinxelo outras. Trouxo en principio bastantes crebadoiros de cabeza, pero creo que estes serviron para aprender a perseverar e contribuíron a un mellor coñecemento das leis de Newton. Ademais, ao final aprendeuse máis do que se tiña pensado preparar.
Recoméndase que, se alguén o quere repetir, aumente o nivel de complexidade pois podería dar moito máis xogo. É máis, este mesmo traballo houbera necesitado un sistema para tensar a corda fácilmente, pois nun momento dado esta foise destensando paulatinamente e non era plan de desmontar todo. Polo resto non houbo queixa aínda que se podería mellorar, como todo.
En canto á popularidade do proxecto, hai que admitir que con outros proxectos tan chamativos ao redor, un meramente teórico na súa maior parte como este non resultou demasiado sorprendente. Non obstante, as explicacións axudaron á xente a comprendelo.

11.Outros.
Este traballo ten licenza Creative Commons Compartir Igual 2.1, básicamente libre de reproducción e de variación, especificando cal é a parte orixinal e citando o autor ou autores (pódese consultar en internet un texto en castelán ou en galego indicando todos os dados da licenza).
Publicar un comentario
El Tiempo en Ribadeo - Predicción a 7 días y condiciones actuales.