FUERZAS CONCURRENTES NOMBRES Universidad del Atlantico Ingeniería Industrial
Fecha de entrega: 20 de Abril de 2015
Resumen
En el experimento realiado !obre la! "#era! conc#rrente! !e e!t#dio el !i!tema de "#era coplanare! c#$a! l%nea! de acci&n !e interceptan en #n mi!mo p#nto' para e!to #bicamo! do! dinam&metro! con !#! re!pecti(a! l%nea! en #n tablero metalico' e!ta! l%nea! !#)etaban #n aro o argalla del c#al c#elga #n re!orte al *#e !e le enganchan pe*#e+a! pe!a! en b,!*#eda de re!#ltado! para relacionar en tabla! de dato!- dato! con lo! c#ale! !e realiaran c.lc#lo! corre!pondiente! para demo!trar la exi!tencia de la! "#era! conc#rrente! corre!pondiente! a la primera le$ de Ne/ton El ob)eti(o *#e !e b#!caba al realia realiarr e!te e!te experi experimen mento to "#e e!t#di e!t#diar ar la! "#era! "#era! com comoo #na cantid cantidad ad (ecto (ectorial rial $ aplicar aplicar la! propiedade! de (ectore!' lo! re!#ltado! *#e !e obt#(ieron en la experiencia !er.n proce!ado! para obtener re!#ltado! nale! lo! c#ale! !er.n pre!entado! en e!te in"orme
admin3re(col!org 4En e!te e!pacio !e debe incl#ir el correo electr&nico del a#tor corre!pondiente' el pie de p.gina !e debe a!ignar al a#tor indicado' *#e debe ir en el e!pacio llamado primer a#tor67
1. Introducción
Empecemo! aclarando #n poco el concepto de F#era' para la c#al podemo! decir *#e e! #na in8#encia *#e hace *#e #n c#erpo libre de !ometer!e a #na aceleraci&n- tambi9n !e p#de expre!ar como emp#)&n o #n tir&n *#e p#ede ca#!ar #n ob)eto con ma!a para cambiar !# (elocidad' e! decir' acelerar' o *#e p#eden hacer *#e #n ob)eto 8exible a de"ormar!e na "#era tiene tanto magnit#d $ direcci&n' lo *#e e! #n (ector de cantidad ;or lo anterior' !e e! correcto a!#mir *#e #n cambio ob!er(ado en el mo(imiento' incl#ido #n mo(imiento de!de el repo!o' indica #na "#era E!ta! ob!er(acione!' hacen aporte! para dar denici&n de "orma global a la "#era' como #na raon *#e al act#ar !obre #n c#erpo p#ede hacer *#e 9!te cambie !# (elocidad $a "#era neta e! cero c#ando "#era! de ig#al magnit#d act,an en direccione! op#e!ta!' $ !e dice entonce! *#ee!ta! "#era! e!t.n e*#ilibrada! na "#era neta di!tinta de cero e! #na "#era no e*#ilibrada En e!te ca!o' la !it#aci&n podr%a analiar!e como !i e!t#(ie!e act#ando !olo #na "#era ig#al a la "#era neta' en c#$o ca!o !e prod#ce #na aceleraci&n 2. Discusión Teórica
;ara #n c#erpo *#e e! con!iderado como p#nto material e! de !#poner *#e la ma!a e!t. concentrada a#n p#nto $ *#e de e!ta p#ede pre!cindir!e de !# "orma $ tama+o' dicho elemento podr%a !ometer!e !olamente a #n !i!tema de "#era! conc#rrente! >a primera le$ de ne/ton del mo(imiento dice lo !ig#iente en a#!encia de "#era! exteriore! F?0' #n p#nto inicialmente en repo!o o *#e !e m#e(e con (elocidad con!tante e! decir en e*#ilibrio' !eg#ir. en repo!o o *#e !e m#e(a con (elocidad con!tante e! decir en e*#ilibrio admin3re(col!org 4En e!te e!pacio !e debe incl#ir el correo electr&nico del a#tor corre!pondiente' el pie de p.gina !e debe a!ignar al a#tor indicado' *#e debe ir en el e!pacio llamado primer a#tor67
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!eg#ir. en repo!o o mo(i9ndo!e con (elocidad a lo largo de #na recta A!% p#e! e! condici&n nece!aria para el e*#ilibrio en #n p#nto: 1@ F?"? 0 n p#nto material en e*#ilibrio debe tambi9n !ati!"acer la !eg#nda le$ de ne/ton del mo(imiento el c#al p#ede expre!ar!e mediante la !ig#iente ec#aci&n: 2@ F?"?ma ;ara *#e 1 $ 2 !e c#mplan el prod#cto de la ma!a por la aceleraci&n debe !er ig#al a cero =omo la ma!a de #n p#nto material no e! n#la' la aceleraci&n deber. !er cero $ por tanto el !i!tema alcanara el e*#ilibrio' e! aplicable e!te marco te&rico a n#e!tro !i!tema de "#era! coplanare! donde el ob)eti(o principal de n#e!tra practica e! realiar #n procedimiento *#e no! permita comprobar la primera $ !eg#nda le$ de ne/ton a partir de la! di"erente! operacione! entre (ectore!
3. etodos E!"erimenta#es
En e!ta practica en la c#al b#!c.bamo! demo!trar el !i!tema de "#era! conc#rrente!' !e procedio de la !ig#iente manera: primero' in!talamo! el e*#ipo conocido como Si!tema de F#era!: con e!te !e realian lo! e!t#dio! de la compo!ici&n de la! tre! "#era! aplicada! a #n c#erpo' a!% como tambi9n la! condicione! para e*#ilibrio del mi!mo El !i!tema de "#era!' !e compone de do! hilo! $ #n re!orte conectado! a #n aro metalico' el c#al permite de!plaar dicho! brao! para implementar al !i!tema lo! .ng#lo! *#e *#eramo!' !e conectan a dinam&metro!' lo! c#ale! !e #bican en lo! extremo! de lo! !oporte! del Si!tema de "#era!- El !i!tema debe e!ta e*#ilibrado c#ando el anillo al c#al !e le aplican la! "#era! *#ede centrado en el e)e del !i!tema de "#era! En el monta)e' !e #tiliara #n re!orte *#e debe tender del aro $ c#al act#ara para cargar pe*#e+a! pe!a! >a! magnit#de! de la! "#era! $ !#! direccione!' !e relacionaran en #na trabla de dato! ad)#nta a e!te in"orme $. An%#isis de Resu#tados & Discusión 2
Autor principal et al.: Título
'AI(O ESTE ES UN ODE)O *A +EC+O O,O CORRE(IR CON )OS DATOS NUESTROS7
En cada monta)e' #na (e comprobado el e*#ilibrio tra!lacional' !e tomaron lo! dato! re!pecti(o! corre!pondiente! la magnit#d dela! "#era! aplicada!' a!% como tambi9n !#! direccione! 4.ng#lo!7 =abe re!altar *#e tanto en el monta)e del !i!tema de "#era!' como en el monta)e con !oporte! #ni(er!ale!' !e emplearon "#era! coplanare!' p#di9ndo!e gracar e!ta! !obre #n plano x'$ horiontal $ #no (ertical re!pecti(amente En el !i!tema de "#era!' lo! .ng#lo! corre!pondiente! a la direcci&n de lo! (ectore! de "#era' eran determinado! de!plaando lo! brao!' tomando como re"erencia #n plano carte!iano dib#)ado ba)o el !i!tema' c#$o origen era !# e)e central A!% p#e!' aplicando di!tinta! ten!ione! a la! c#erda!' !e b#!c& *#e el anillo al c#al !e aplicaban dicha! "#era! de ten!i&n e!t#(ie!e centrado en el e)e central del !i!tema: #na (e #bicado el anillo en el origen' !e comprobaba el e*#ilibrio del !i!tema na (e medida! la! "#era! en lo! dinam&metro! #nido! a la! c#erda! ten!ionada! en la! m#e!tra! del !i!tema de "#era!' !e tomaron lo! dato! $ !e organiaron en la Cabla No1' determinando tambi9n la incertid#mbre de la! medida! >a incertid#mbre "#e determinada a partir de #n medio de la m%nima "racci&n de lo! in!tr#mento! de medida #tiliado!: el dinam&metro o"rece #na m%nima medida de 02N $ el tra!portador aporta medida! de ha!ta 1D- a!% e! *#e la! incertid#mbre! para la! medicione! de ambo! in!tr#mento! e! de 01N $ 05D re!pecti(amente =abe re!altar *#e e!to! (alore! e!t.n pre!ente! en la! medida! de la! "#era! $ .ng#lo! del monta)e de !oporte! #ni(er!ale! en la Cabla No =on e!to! dato!' !e calc#lo elporcenta)e de error relati(o corre!pondiente a la medici&n de F#era! $ .ng#lo! de la! m#e!tra! del !i!tema de "#era! de la Cabla No1' #tiliando la expre!i&n: GEr ? 4HI < Io7J100 >o! porcenta)e! de error corre!pondiente!' !e #bicaron en la Cabla No2 A!imi!mo' lo! porcenta)e! de error' corre!pondiente! a la! medicione! de la! ten!ione! $ .ng#lo! de la! m#e!tra! del monta)e de !oporte!' !e organiaron en la Cabla No5 Ahora bien' cada #na de la! cinco m#e!tra! del !i!tema de "#era! "#e reprod#cida en diagrama! de "#era !obre papel milimetrado' !ig#iendo #na e!cala de 1N?1cm >o! (ectore! de "#era re!#ltante! prod#cto de la !#matoria de la! "#era! en pare)a!' "#eron gracado! ig#almente' empleando la regla del paralelogramo >a re!#ltante R de cada 3
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pare)a de "#era! p#ede determinar!e #tiliando la mitad del paralelogramo' dado por #n triang#lo: en e!te p#nto' para obtener dato! n#m9rico! !e #tiliaron m9todo! trigonom9trico! ba!ado! en el teorema del !eno KpicL el teorema del co!eno KpicL En cada triang#lo de!crito' !e hallo el .ng#lo corre!pondiente al (9rtice prod#cto de la inter!ecci&n de lo! (ectore! !#mado! por regla de paralelogramo' empleando la denici&n de .ng#lo! complementario $ !#plementario!' adem.! de lo! teorema! de congr#encia de .ng#lo! e!peciale! prod#cido! por #na !ecante !obre do! recta! paralela! Ahora bien' el procedimiento para la determinaci&n de la re!#ltante R de #n !i!tema de "#era! #tiliando lo! teorema! del !eno $ del co!eno !epone de manie!to en el !ig#iente e)emplo' corre!pondiente al c.lc#lo de la magnit#d de la re!#ltante R1? F1 F2 de la m#e!tra 2 del !i!tema de "#era! 4Cabla No17 $ !# direcci&n 4.ng#lo7: Aplicando al triang#lo pertinente el teorema del co!eno' tenemo! R21 ? 4272 4172 P 2427417=o! Q5D ? 21 de donde' R1 ? T21 ? 2 A!% p#e!' la magnit#d de la "#era re!#ltante R1? F1 F2 e! 2N Ahora aplicando al triang#lo el teorema del !eno' tenemo! Sen U ? 41 < 27Sen Q5D de donde U ?1D- al c#al' adicionando el .ng#lo del (ector F1' !e obtiene nalmente la direcci&n 4.ng#lo7 VR1 ? 1D na (e hallado! lo! dato! de magnit#d $ direcci&n de la! re!#ltante! de la! pare)a! de "#era! en la! m#e!tra! del !i!tema de "#era!' !e organiaron en la Cabla No Ba)o el mi!mo procedimiento' !e enc#entran con!ignado! lo! dato! de magnit#d $ direcci&n de la! re!#ltante! de la! pare)a! de "#era! hallada! a partir de la! m#e!tra! del monta)e de !oporte! en la Cabla No 4
Autor principal et al.: Título
;ara comprobar la condici&n de e*#ilibrio de cada m#e!tra de cada monta)e' !e realio la !#matoria de componente! de la! "#era! pertinente!' la c#al !e e!pecica en cada diagrama de "#era! Seg,n la primera le$ de Ne/ton' la condici&n para *#e la! "#era! conc#rrente! aplicada! !obre #n p#nto e!t9n en e*#ilibrio e! *#e la !#matoria de dicha! "#era! !ea cero- e! decir' *#e la re!#ltante o "#era neta del !i!tema !ea n#la- $ e!to !e compr#eba !i la! re!#ltante! de la! pare)a! de "#era!en cada diagrama e! ig#al en magnit#d $ op#e!ta a la tercera "#era en el !i!tema Sin embargo' lo! dato! aportado! re!pecto a la magnit#d $ direcci&n de la! re!#ltante! de la! pare)a! de "#era! en cada !i!tema *#e !e repre!entan en cada diagrama de "#era! $ en la! Cabla! No $ No para la! m#e!tra! del monta)e de !i!tema de "#era! $ para monta)e de !oporte! re!pecti(amente' no c#mplen con e!ta condici&n A!imi!mo lo! dato! re!pecti(o! a la !#matoria de componente! de "#era en cada diagrama de "#era! no c#mplen la condici&n de e*#ilibrio' $a *#e dicha! !#matoria!' e! decir' la "#era neta' diere de cero: E!ta! !it#acione! indican *#e ning#no de lo! !i!tema! alcana el e*#ilibrio' hecho *#e contradice la condici&n de e*#ilibrio ob!er(ada en el laboratorio Se p#ede decir' *#e la! !#matoria! de componente! de "#era! !#"ren #na de!(iaci&n de !# (alor real 407 E!ta de!(iaci&n !e pre!enta' dada la poca preci!i&n de la! medicione! 4repre!entada en lo! porcenta)e! de error relati(o7' $ c#$a! ca#!a! !on di(er!a! ;#ede tratar!e por e)emplo del e!tado de deterioro de lo! in!tr#mento!' en e!te ca!o del dinam&metro $ del tra!portador' *#e a ca#!a de #n largo tiempo en #!o hallan !#"rido "alla! en !# calibraci&n dada! po!ible! de"ormacione! en el re!orte interno del dinam&metro' o pelad#ra! en la !#percie del tra!portador *#e ha$an borrado parte de la! grad#acione! del mi!mo' entre otra! deterioracione! *#e re!tan preci!i&n a lo! in!tr#mento! ;or otro lado' condicione! inapropiada! de traba)o'errore! de apreciaci&n de la! e!cala! de medida de lo! in!tr#mento! *#e lle(en a aproximacione! inapropiada!' t9cnica! imper"ecta! $ por !#p#e!to errore! h#mano!' entre otra! p#dieron !er la! ca#!a! *#e n#blaron el 9xito de la experiencia' e(itando *#e !e comprobara n#m9ricamente la condici&n de e*#ilibrio de lo! !i!tema! de "#era! conc#rrente! e!t#diado! $ e!criba !#! re!pecti(o! comentario! $ an.li!i! -. Conc#usiones
Webido a *#e lo! dato! tomado! en e!ta experiencia no "#eron m#cho! no !e p#do demo!trar ampliamente el !i!tema de "#era! conc#rrente! el c#al e!ta ba!ado en la primera le$ de Ne/ton' ' la c#al arma *#e para *#e #n c#erpo !obre el c#al act,en (aria! "#era! con!er(e !# e!tado de mo(imiento' la !#matoria de dicha! "#era!' e! decir' la "#era neta' debe !er ig#al a cero' e!tando de e!ta manera e*#ilibrada! la! "#era!' !in embargo' con la a$#da de la in!tr#ct#ra en general t#(imo! re!#ltado! !ati!"actorio!'
