Laboratorio Virtual - Fuerzas y Movimiento

Fuerzas y Movimiento
Introducción:
1. El contenido de este laboratorio virtual es explorar las fuerzas y el
movimiento mediante el estudio de la fuerza, la masa y la aceleración.
2. En la Parte I de Fuerzas y Movimiento, se explorará la relación entre Masa,
Fuerza y Aceleración.
3. En la Parte II de Fuerzas y Movimiento, se investigará la aceleración de un
objeto. La aceleración es la tasa de variación de la velocidad con respecto al
tiempo.
Al escribir, sus respuestas para esta actividad utilizan palabras científicas como,
constante, aumento, disminución, fuerza, masa y aceleración.
Parte I: Explorar
Utilice la simulación fuerzas y movimiento que se encuentra en el siguiente link

https://phet.colorado.edu/sims/html/forces-and-motion-basics/latest/forces-and-motion-basics_es.html.
La pantalla debe tener el siguiente aspecto. Haga clic en el movimiento.
Siéntase libre de explorar la simulación durante 5 minutos
Antes de comenzar a explorar, seleccione las casillas de verificación Fuerzas,

Valores, Masas y rapidez en el cuadro amarillo de la parte superior derecha.
1. Coloque la caja en el monopatín. Establezca la fuerza aplicada en 100N. Mire el

velocímetro mientras la caja del monopatín acelera.
2. Ahora coloque el refrigerador en el monopatín. Ajuste la fuerza aplicada a
100N y observe el velocímetro a medida que aumenta la velocidad.
a. ¿Cuál es la relación entre la masa de un objeto y su aceleración?
R: Si tenemos en cuenta que cuando realizamos el experimento con la caja,

el velocímetro aumentaba con mayor rapidez que cuando se realizó con el
refrigerador, esto nos deja ver que existe una relación inversa en cuento a la
masa y la aceleración, es decir, que a medida que la masa aumenta, y si
dejamos la fuerza constante, la aceleración es disminuye.
3. Ahora coloque la caja y el refrigerador en el monopatín y establezca la

cantidad de fuerza aplicada en 100N. Predecir si la aceleración aumentará o
disminuirá.
R: Tal como se había expresado en el inciso anterior, la relación entre masa y

aceleración es de proporcionalidad inversa, lo cual nos deja predecir
claramente que al aumentar la masa (caja + refrigerador) el resultado será
una aceleración menor que en los montajes de solo la caja y solo el
refrigerador.
4. Restablezca el escenario y desactive fuerzas, valores, masas y rapidez en la

parte superior derecha. Coloque la caja de nuevo en el monopatín, pero esta
vez establece la cantidad de fuerza en 300N.
a. En sus propias palabras, ¿cómo describiría la relación entre la cantidad
de fuerza aplicada y la capacidad de un objeto para acelerar?
R: Comparando con el experimento realizado al inicio donde a la caja

se le aplicaba una fuerza de 100N y ahora al aplicarle una fuerza de
300N, se nota que dicha caja adquiere una mayor aceleración, esto,
puesto que empieza a desplazarse con mayor rapidez cada vez. Ahora,
podría pensarse entonces que hay una relación directa entre la fuerza y
la aceleración, es decir, a medida que apliquemos más fuerza sobre un
objeto, este tenderá a acelerar mayormente.
Parte II: Explicar

Segunda ley de Newton
1. La fuerza que actúa sobre un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada
por su aceleración. Esto se conoce como la segunda ley de Newton del
movimiento, y se abrevia F=ma. La fuerza está en unidades de newtons, la masa
está en unidades de kilogramos, y la aceleración está en unidades de
metros/segundo2
2. En esta sección, investigaremos la aceleración mediante el uso de la fuerza y la
masa.
Parte A: Fuerza constante con masa variable
Investigación
Establezca la fuerza en 100N.
Aumentar la masa a partir de 40 kg, progresando hacia 50 kg, 80 kg, 100 kg y 200 kg.
Predecir lo que sucederá con la aceleración a medida que aumenta la masa:
R: Como se estableció con anterioridad, la relación masa-aceleración es de carácter

inverso, así las cosas, podremos predecir con total seguridad que al aumentar la masa, la
aceleración irá disminuyendo.
Rellene la tabla y grafique la aceleración en función del inverso de la masa (1/m).

¿Qué relación encuentra entre estas dos cantidades? ¿La pendiente del gráfico a qué
cantidad física corresponde?
Segunda ley de Newton (F-MA)

Masa (kilogramos) Fuerza (Newtons) Aceleración
(metros/segundo2)
40kg 100N 2,5𝑚/𝑠 2
50kg 100N 2𝑚/𝑠 2
80kg 100N 1.25𝑚/𝑠 2
100kg 100N 1𝑚/𝑠 2
200kg 100N 0,5𝑚/𝑠 2
a vs 1/m
3
2,5
Aceleración (m/s^2)
1,5
0,5
0
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03
Inverso de la masa 1/m (kgÞ-1)
Analizando el gráfico, notamos que nos da una línea recta ascendente, lo cual no indica una
relación de proporcionalidad directa, es decir, que la aceleración es directamente
proporcional al inverso de la masa
Por otro lado, la pendiente de este gráfico nos representa la fuerza aplicada, basta con
hacer el cálculo de la misma y analizar las unidades. Esto es:
Tomemos los puntos (𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝒌𝒈−𝟏 , 𝟎, 𝟓𝒎/𝒔𝟐 ) 𝒚 ( 𝟎, 𝟎𝟐𝒌𝒈−𝟏 , 𝟐𝒎/𝒔𝟐 )
𝟐𝒎/𝒔𝟐 − 𝟎, 𝟓𝒎/𝒔𝟐 𝟏, 𝟓𝒎/𝒔𝟐

𝒎= = = 𝟏𝟎𝟎𝒌𝒈 ∗ 𝒎/𝒔𝟐 = 𝟏𝟎𝟎𝑵
𝟎, 𝟎𝟐𝒌𝒈−𝟏 − 𝟎, 𝟎𝟎𝟓𝒌𝒈−𝟏 𝟎, 𝟎𝟏𝟓𝒌𝒈−𝟏
Teniendo en cuenta que la unidad obtenida es Newton (N) y que el valor es 100 como en la
tabla, podemos concluir diciendo que la pendiente del gráfico a vs 1/m representa la Fuerza
aplicada.
1. ¿Qué sucede a medida que aumenta la masa?

R: Pues dado que la fuerza es constante, analizaremos respecto a la aceleración.
Notamos que a medida que la masa aumenta de 40kg – 200kg, el valor de la aceleración
disminuye de 2,5𝒎/𝒔𝟐 – 0,5𝒎/𝒔𝟐
2. ¿Su predicción era correcta? Explicar.
R: si, la predicción hecha fue correcta, dado que tal como se enunció antes de
hacer el gráfico, la aceleración y la masa son inversos y a medida que la masa
aumenta, la aceleración disminuye, lo cual quedó evidenciado en la tabla
realizada. Además, con el gráfico realizado se pudo notar que la aceleración es
directamente proporcional al inverso de la masa, lo que matemáticamente
hablando querría decir que la aceleración es inversamente proporcional a la
masa.
Parte B: Masa constante con fuerza variable

Investigación
Ahora ajuste la masa a 100 kg.
Inicie la fuerza aplicada en 50N e incremente lentamente en intervalos de 50N.
Predecir lo que sucederá a medida que aumente la fuerza
R: Al inicio de este trabajo se concluyó que la aceleración experimentada por un

cuerpo es directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo. Por lo
anterior, se puede concluir que a medida que aumentemos la fuerza, la
aceleración que experimentará el cuerpo también aumentará.
Rellene la tabla y grafique la aceleración en función de la fuerza. ¿Qué relación
encuentra entre estas dos cantidades? ¿La pendiente del gráfico a qué cantidad física
corresponde?

(metros/segundo2)
100kg 50N 0,5 𝑚/𝑠 2
100kg 100N 1 𝑚/𝑠 2
100kg 150N 1,5 𝑚/𝑠 2
100kg 200N 2 𝑚/𝑠 2
100kg 250N 2,5 𝑚/𝑠 2
a vs F
3
2,5
Aceleración m/s^2
1,5
0,5
0
0 50 100 150 200 250 300
Fuerza N
Se puede observar a través del gráfico que existe una relación de proporcionalidad directa
entre la aceleración y la fuerza, toda vez que el gráfico obtenido es una línea recta con
pendiente positiva.
Por otro lado, analizando las unidades de la pendiente, podemos concluir que la pendiente
representa el inverso de la masa del cuerpo al cual se le aplica la fuerza. Esto es:
1,5𝑚/𝑠 2 − 1𝑚/𝑠 2 0,5𝑚/𝑠 2

𝑚= = = 0,01𝑘𝑔−1
150𝑁 − 100𝑁 50𝑁
Por otro lado, si analizáramos el gráfico de F vs a, notaríamos que la pendiente nos

representa la masa del cuerpo. Esto es:
F vs a
300
250
200
Fuerza (N)
150
100
50
0
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Aceleración (m/s^2
150𝑁 − 100𝑁 50𝑁

𝑚= = = 100𝑘𝑔
1.5𝑚/𝑠 2 − 1𝑚/𝑠 2 0,5𝑚/𝑠 2
2. ¿Qué observa sobre la relación entre fuerza y aceleración? Explicar.
R: se puede observar en la tabla que a medida que la fuerza aumenta, también
aumenta la aceleración que experimenta el cuerpo, nos permite inferir, por tanto,
que la relación existente entre ambas magnitudes físicas es de proporcionalidad
directa.
3. ¿Su predicción era correcta? Explicar.
R: Si, la predicción fue correcta, toda vez que resultó en una relación directa entre la aceleración
y la fuerza, lo cual quedó comprobado con los gráficos realizados.
4. ¿Te sorprende algo en esta actividad? Si es así, ¿qué?
Me sorprende el hecho de que la aceleración de un cuerpo solo pueda depender de dos

magnitudes. Es decir, que para acelerar un cuerpo solo se tenga en cuenta una fuerza y
su masa, pensaría que podría ser más complejo.
Del resto, todo me parece muy lógico, siempre que se tenga en cuenta que es más difícil
mover un cuerpo si este tiene mucha masa, es decir, toca aplicarle más fuerza, en
cambio, un objeto con poca masa, es más fácil de mover y por tanto de acelerar, lo que
quiere decir que con poca fuerza se puede hacer.
Aplicar:
Usa tu conocimiento de aceleración para encontrar la masa y la fuerza arrastrando
diferentes objetos en el monopatín y aplicando fuerza.
Rellene la siguiente tabla.
Investigar aceleración
(metros/segundo2)
50Kg (Bloque) 50N 1
50Kg (Bloque) 110N 2.2
200kg (Refrigerador) 500N 2.5
100kg (Balde) 400N 4
50kg (Bloque) 300N 6
1. ¿Aprendiste de esta actividad? Explíqueme.
R: Si, a través de esta actividad pude comprobar de manera experimental la forma

cómo se comporta la aceleración en función de la masa y la fuerza. Pude ahondar más
en mis conocimientos acerca de las leyes de Newton y cómo estas están relacionadas
con el medio en el cual vivimos.
Integrantes
Laura Daniela Ruiz
Héctor Gamarra
Kevin Peña Carrascal

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Utilice la simulación fuerzas y movimiento que se encuentra en el siguiente link

Siéntase libre de explorar la simulación durante 5 minutos

Antes de comenzar a explorar, seleccione las casillas de verificación Fuerzas,

1. Coloque la caja en el monopatín. Establezca la fuerza aplicada en 100N. Mire el

R: Si tenemos en cuenta que cuando realizamos el experimento con la caja,

3. Ahora coloque la caja y el refrigerador en el monopatín y establezca la

R: Tal como se había expresado en el inciso anterior, la relación entre masa y

4. Restablezca el escenario y desactive fuerzas, valores, masas y rapidez en la

R: Comparando con el experimento realizado al inicio donde a la caja

Parte II: Explicar

Predecir lo que sucederá con la aceleración a medida que aumenta la masa:

R: Como se estableció con anterioridad, la relación masa-aceleración es de carácter

Rellene la tabla y grafique la aceleración en función del inverso de la masa (1/m).

Segunda ley de Newton (F-MA)

𝟐𝒎/𝒔𝟐 − 𝟎, 𝟓𝒎/𝒔𝟐 𝟏, 𝟓𝒎/𝒔𝟐

1. ¿Qué sucede a medida que aumenta la masa?

2. ¿Su predicción era correcta? Explicar.

Parte B: Masa constante con fuerza variable

Predecir lo que sucederá a medida que aumente la fuerza

R: Al inicio de este trabajo se concluyó que la aceleración experimentada por un

Masa (kilogramos) Fuerza (Newtons) Aceleración

1,5𝑚/𝑠 2 − 1𝑚/𝑠 2 0,5𝑚/𝑠 2

Por otro lado, si analizáramos el gráfico de F vs a, notaríamos que la pendiente nos

150𝑁 − 100𝑁 50𝑁

3. ¿Su predicción era correcta? Explicar.

4. ¿Te sorprende algo en esta actividad? Si es así, ¿qué?

Me sorprende el hecho de que la aceleración de un cuerpo solo pueda depender de dos

1. ¿Aprendiste de esta actividad? Explíqueme.

R: Si, a través de esta actividad pude comprobar de manera experimental la forma

Laura Daniela Ruiz

Kevin Peña Carrascal

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