EQULIBRIO DE FUERZAS
1.- RESUMEN: Hemos utilizados 2 soportes universales con sus respectivas nueces en equilibrio con referencia a la altura sobre la mesa, en una posición frontal, lo hemos puesto en equilibrio con ayuda del nivel de burbuja, en las nueces colocamos los pabilos amarrándolos a unos vasitos y dentro de los vasitos colocamos unos pequeños trozos metálicos. Los vasitos los colocamos en la posición similar a la de la imagen con una tensión casi central. Tuvimos que pesar 3 veces los vasitos variando la cantidad los trozos de metal en la balanza analítica y luego medir con un transportador los ángulos obtenidos y sacar las fuerzas, después la suma de fuerzas y los respectivos errores.
2.- OBJETIVOS: Comprobar la primera condición de equilibrio o equilibrio de traslación: suma de fuerzas que actúa sobre una partícula es igual a 0.
3.- FUNDAMENTO TEÓRICO: a) Concepto de fuerza: La fuerza es una magnitud vectorial que mide la razón de cambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía y es toda causa capaz de cambiar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo. La fuerza que actúa sobre un objeto de masa m es igual a la variación del momento lineal (o cantidad de movimiento) de dicho objeto respecto del tiempo. La unidad de fuerza en el Sistema Internacional (SI) es el newton, de símbolo N.El peso de un cuerpo es la fuerza con que la Tierra atrae a dicho cuerpo. Cerca de la superficie terrestre el peso se define por: Peso = m g, (1) La unidad de Fuerza en el S.I. es el newton (1 N). En el sistema técnico: el kilogramo fuerza, Denotado kgf, 1 kgf = 9,8 N.
b) Equilibrio de fuerza: Cuando sobre un cuerpo actúan varias fuerzas y la resultante de todas ellas es nula, el cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación, lo que significa que no cambia su estado de movimiento. Es decir, si estaba en reposo, continúa en reposo, y si se estaba moviendo, continúa haciéndolo de la misma forma, manteniendo su velocidad. Un sistema está en equilibrio mecánico cuando la suma de fuerzas y momentos sobre cada partícula del sistema es cero.
La condición de equilibrio traslacional se puede expresar matemáticamente como:
En las mediciones, casi siempre encontraremos a primera vista que las ecuaciones (4) y (5) no se cumplen exactamente, esto se debe a la presencia de los errores experimentales. Para la demostración de las Ecuaciones 4 y 5 usaremos el siguiente criterio. Sea Fj la j-ésima fuerza medida y DFj la incertidumbre correspondiente. La suma S de las componentes x o y de las fuerzas y la suma DS de sus incertidumbres son respectivamente: S = SFix = F1x + F2x + F3x + ..................(suma algebraica de las componentes) DS = S DFix = |DF1x| + |DF2x| + |DF3x| +…….. (Suma de los valores absolutos de las incertidumbres)
(Análogamente para las componentes en el eje Y) Si /DS/ > /S/ entonces asumiremos que se cumple la primera condición de equilibrio, en caso contrario las mediciones deben ser realizadas nuevamente.
4.- MATERIALES, EQUIPOS O INSTRUMENTOS:
MATERIALES Vasitos Trozos metálicos Hoja de apuntes Pabilo
5.- PROCEDIMIENTO:
INSTRUMENTOS Balanza analítica Soporte universal Nivel de burbuja
PRECISIÓN o.oo1gr.
5.1 Instalar el equipo como se muestra en la figura 3 5.2 Colocar masas en los vasos hasta conseguir el equilibrio según los ángulos de la figura 3. 5.3 Tratar de compensar o eliminar los efectos de los rozamientos en las poleas del siguiente modo: desplazar el punto de unión de los tres hilos (punto 0) ligeramente hacia arriba o abajo, y a derecha o izquierda y observar que el sistema se mantiene aun en equilibrio. Esto se debe a que en el equilibrio también participan las fuerzas de fricción en los ejes de las poleas. Estas fuerzas actúan siempre en contra del movimiento. Para compensar estas fuerzas o eliminarlas, localice el punto central de los desplazamientos horizontal y vertical del punto 0 en los cuales persiste el equilibrio.
5.4 En la posición hallada en el ítem anterior determinar los ángulos q y f que forman los hilos con respecto a la horizontal. 5.5 Realizar dos mediciones mas variando en cada caso las fuerzas por medio de las masas en los vasitos, los datos obtenidos se anotan en la tabla 1.
Tabla 1: Datos Experimentales de fuerzas y ángulos M1(kg) M2(kg) M3(kg)
F1 (N)
F2(N)
F3(N)
ᶿ°
ᶲ°
01
0,0352 0,0290 0,0267 0,34496 0,2842
1,26166 45° 31°
02
0,1288 0,1083 0,1110 1,26224 1,01234 1,0878
40° 33°
03
0,1368 0,1027 0,1110 1,34064 1,00646 1,0878
44° 24°
6.- ANÁLISIS: 6.1 Obtenga las componentes x de las fuerzas y luego calcule la suma de las fuerzas y sus errores. Tabla2: Componentes “x “de las fuerzas
N° 01 02 03
F1x(N) 0,2439 0,0967 0,964
F2x(N) 0,201 0,775 0,724
F3x(N) 0,892 0,826 0,782
∑Fix(N)
1,3369 1,6977 2.47
¿<,> o =? < < >
∆Fx(N)
1,3689 14404 1,6262
7.- RESULTADOS: Nª 01 02 03
1,11067 1,17347 6,97962
0,8793 1,4063 6,97962
1,98997 2,57977 13,95924
8.- CONCLUSIONES: A) ¿Cuáles son los factores que han causado mayor error en las mediciones realizadas? El uso del transportador y la cantidad de digitas escritos de acuerdo a la aproximación y redondeo al momento de pesar. B) De acuerdo a su respuesta anterior, ¿Diga por que son o no aceptables sus resultados? Siempre va a ver un margen de error, por lo cual no todo lo medible
va a ser exacto, pero se puede acercar a un error más mínimo posible con la experiencia y nuevos instrumentos de medición y peso. C) Escriba tres ejemplos de equilibrio de traslación: - El recorrido que hace la tierra alrededor del sol, debido a la fuerza de gravedad que ejerce la estrella sobre el planeta. - El recorrido de un auto en línea recta. -Carrera de robots en línea recta como en Japón
9.- BIBLIOGRAFIA https/es.wikipedia.org/wiki/Fuerza https://conceptodefinicion.de/fuerza/ https://www.iesdmjac.educa.aragon.es/departamento/fq/temasw eb/FQ 1BAC/ FUERZAS.Html https://eswikipedia.org/wiki/equilibrio_mec %C3%A1nicoA.123
