5. Diagrama de Cuerpo Libre

UNIVERSIDAD MANUELA BELTRÁN MACROPROCESO DE RECURSOS E INFRAESTRUCTURA ACADÉMICA FORMATO PARA PRÁCTICAS DE LABORATORIO Fecha: Abril de 2011

Código: GRL-006

Versión: 4.0

INFORMACIÓN BÁSICA NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

PRÁCTICA: 5

Diagrama De Cuerpo Libre

ASIGNATURA: Física Básica

TEMA DE LA PRÁCTICA: Carácter vectorial de las fuerzas

LABORATORIO A UTILIZAR Laboratorio de Física C 301 – C 302

CONTENIDO DE LA GUÍA OBJETIVOS   

Analizar el carácter vectorial vectorial de las fuerzas que actúan sobre un sistema simple. simple. Comprobar la la condición de equilibrio en varios sistemas mediante diagramas de fuerzas. Deducir el valor de la fuerza normal ( N ) para un sistema en equilibrio.

INTRODUCCIÓN Esta guía de laboratorio va dirigida a estudiantes del área de Salud. Se estudiará con base en la teoría de vectores los diagramas de cuerpo Libre de varios sistemas físicos. De esta manera se realizará la representación de fuerzas para sistemas físicos específicos. Analizaremos Analizaremos fuerzas como la Normal, el peso y la Tensión; correlacionándolas con las fuerzas presentes en el cuerpo humano.

MARCO TEORICO El diagrama de cuerpo libre es aquel donde se representan todas las fuerzas es que actúan sobre un sistema, por ello otorga la información necesaria para determinar la acción real que ejercen estas fuerzas en conjunto, lo que permite predecir cuál es la reacción sobre éste debido a dichas fuerzas (ver Fig. 1). Las fuerzas presentes en un sistema dependen de la configuración del mismo, por ejemplo pueden existir tensiones, fuerzas normales a una superficie, el peso de los objetos, etc. Para un sistema en equilibrio o inmóvil se aplica la prim era ley del equilib equilib rio que dice: la suma total de las fuerzas que actúan sobre un sistema en equilibrio debe ser igual a cero, lo cual se expresa así: n

 F

n

 0 (1)

Figura 1. Ejemplo de diagrama de cuerpo libre

i 1

CONSULTA PREVIA (incluir en el pre-informe) La siguiente actividad tiene como objetivo, realizar un análisis preliminar al Diagrama de Cuerpo Libre.  

Ingrese a la siguiente dirección: http://www.youtube.com/watch?v=HChhO40JJeQ dirección: http://www.youtube.com/watch?v=HChhO40JJeQ Interactúe con el video y compleméntelo con lecturas de los textos guía.

Cada integrante del g rupo en form a indiv idual y auté ntica debe realizar un c uadro sinóptico o m apa con ceptual del tema tratado con una extensión m ínim a de una hoj a por am bas caras.

METODOLOGÍA A UTILIZAR 

  



Cada grupo de trabajo (máximo de cuatro estudiantes) redactará el pre-informe que incluye: actividad previa, consulta de las aplicaciones, consulta del marco teórico y el cuestionario de la guía; antes del ingreso a la respectiva clase. Clase magistral introductoria relacionada con el tema propuesto en la guía. Desarrollo de la guía de aprendizaje por parte de los estudiantes. En el momento de resolver el procedimiento el grupo de estudiantes realizará las medidas y los los cálculos respectivos en cada montaje y por último terminará de redactar el informe de laboratorio de acuerdo con las indicaciones del docente. El informe será entregado en forma grupal, a mano y en el formato correspondiente.


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Versión: 4.0

MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS A UTILIZAR Materiales y Equipos Reactivos 1 Riel de prueba 1 Polea 1 Balanza electrónica 1 Porta-masas 1 Juego de masas 1 Hilo 1 Carro de prueba

Materiales Estudiante Esferos y marcadores de colores

PRECAUCIONES Y MANEJO DE MATERIALES El estudiante deberá repasar los conceptos antes mencionados, se les hará entrega de los elementos, verifique el estado de los mismos en el momento en que se le entreguen.

PROCEDIMIENTO 1.

2.

3.

Arme el montaje indicado en la figura 2, utilice las masas necesarias suspendidas de la polea de tal forma que el sistema quede totalmente en equilibrio. Realice el diagrama de cuerpo libre para este sistema. Utilice la balanza electrónica para determinar la magnitud de la masa del sistema del carrito de pruebas y de la masa que cuelga (incluida la del porta-masas), siempre logrando que el sistema quede en equilibrio y calcule el peso en cada caso. Figura 2. Fotografía del montaje de la práctica. Consigne los valores en la tabla 1. Trabaje el montaje fijando un ángulo y unas masas, calcule la fuerza normal y la tensión de la cuerda que acopla las dos masas, para esto use la primera ley del equilibrio y el diagrama de cuerpo libre, para el carro haciendo que el eje x coincida con la tensión de la cuerda ( T m ) y el eje y coincida con 1

la normal; para la masa que cuelga, la tensión ( T m ) se ubica lógicamente sobre el eje y . Calcule el 2

4.

error porcentual entre las tensiones obtenidas y consigne los resultados en la tabla 2. A la masa colgante agregue 20 gramos más y reacomode el riel desde la nuez buscando nuevamente la posición de equilibrio. Repita entonces todo el paso 3 y anote los nuevos resultados en las tablas.

Todos los valores obtenidos, deben ser consi gnados en las tablas qu e aparecen en el formato d el informe d e laboratorio.

BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA FEYMAN, Richard. Física v1. Editorial Addison Weslley. México, 1998. SEARS, Francis y ZEMANSKY, Mark. Física Universitaria. v1. Pearson Educación, 2009. SERWAY, Raymond. Física. v1. Editorial Mc Graw Hill, México, 2005.

ELABORÓ Firma Nombre : Profesores Física

REVISÓ Firma

de

Laboratorio

Fecha: Julio de 2014

Nombre : de Profesores de Laboratorio de Física

Fecha: Julio de 2014

APROBÓ Firma Nombre : Gerencia de Laboratorios. Departamento de Ciencias Básicas. Fecha: Julio de 2014


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INFORME DE LABORATORIO GRUPO:

ESTUDIANTES: 



NOTA:







CARRERA: Formule tres objetivos que desee cumplir con la Práctica de Laboratorio 





Elabore un Mapa conceptual del tema a tratar en la Práctica de Laboratorio(Actividad Previa) RESULTADOS Diagrama de cuerpo libre


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Tabla 1. Datos y resultados experimentales.

m1 ( kg )

 carrito 

W1 ( N )



m2 (kg )

m1g

W2 ( N )

 co lg ante 



m2 g

Tabla 2. Datos y resultados experimentales. Masas usadas: m1 

W1 x ( N )

W1 y ( N )

________



F NORMAL ( N )

y m2

Tm1 ( N )

________



Tm2 ( N )

% error


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Análisis de Resultados:______________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________


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CUESTIONARIO PARTE I: PREGUNTAS DE CONSULTA PREVIA 1.

Con base en el dibujo mo strado realice dos d iagramas de cuerpo libre. Uno para la inters ecci ón de las cu erdas señ aladas c on l a letra A y el o tro p ara el hom br e que estáhaland o la cuerda d e la polea C. Utilice regla y lápices o esferos de co lores p ara marcar las fuerzas presentes.

2.

Un vehícu lo estáestaci on ado s ob re una carr etera incl inad a 20ºSu m asa es de 1500 Kg. a.

Realice el diagram a de cuerpo lib re del vehículo representand o tod as las fuerzas pres entes en el s istem a (págin a sigu iente).

b.

Calcule todas las fuerzas presentes a partir de la inform ación descrita asumiend o que el v eh ícu lo es táen r ep o s o .


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PARTE II: PREGUNTAS RELATIVAS A LA EXPERIENCIA 1) Verifique la relación existente entre el ángulo de inclinación del riel y el peso de la masa colgante. Tome como valores de X los senos de los ángulos de inclinación medidos en los dos casos, y los valores de Y los de los pesos de la masa colgante. Halle la pendiente de la recta generada por estos dos puntos (no necesita dibujar la gráfica). ¿A qué se parece el valor de la pendiente calculada? ¿A medida que aumenta el ángulo de inclinación del riel que pasa con la masa colgante necesaria para mantener en equilibrio el sistema? ¿Cuánto sería el valor de la masa colgante si el riel y el carrito se colocan en posición completamente vertical?


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CAUSAS DE ERROR Y ACCIONES PARA OBTENER MEJORES RESULTADOS:

CONCLUSIONES 





APLICACIÓN PROFESIONAL DE LA PRÁCTICA REALIZADA

BIBLIOGRAFIA UTILIZADA 





5. Diagrama de Cuerpo Libre

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