I2. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL VECTOR RESULTANTE DE LA SUMA DE VARIAS FUERZAS CONCURRENTES

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Formación para la Investigación Escuela de Física, Facultad de Ciencias Universidad Industrial de Santander Construimos Futuro

I2. DETERMINACIÓN EXPERIMENTAL DEL VECTOR RESULTA RESULTANTE NTE DE DE LA SUMA DE VARIAS FUERZAS CONCURRENTES

Deiby Yilfrey Guerrero Pérez - Estudiante – ING. Electrónica - 2151043 Silvia Alejandra Bayona Gutiérrez - Estudiante – Matemáticas – 2170783 Daniel Andrés Ravelo Rivera - Estudiante – ING. Electrónica – 2171133

El gran libro de l a naturaleza está escrito con símbolos matemá -Galileo Galilei

1. RESUMEN

 de la En este laboratorio trataremos el tema de: determinación experimental experimental del vector resultante Sign up to vote on this title de varias fuerzas concurrentes, el planteamiento del problema estará dirigido al manejo de los conc Not useful elUseful de con respecto a las leyes del movimiento, donde se va a exponer concepto fuerza y múltiples fa importantes que lo hacen indispensable a la hora de obtener una idea global y específica del tem cuanto al experimento se va a obtener un vector resultante re sultante en distintos casos, donde la fuerzas apl

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OBJETIVO GENERAL

• Determinar experimentalmente el vector resultante de la suma de varias fuerzas copla concurrentes.

OBJETIVOS ESPECIFICOS •

•

Determinar experimentalmente la fuerza resultante de aplicar dos fuerzas concurrentes a un cu Comprobar que las fuerzas se suman en forma vectorial.

3. MARCO TEORICO

Denominamos fuerza a toda acción capaz de producir cambios en el movimiento o en la estructura cuerpo. Las fuerzas tienen un carácter vectorial. Por lo general, es conveniente descomponer una f en dos fuerzas cuyas direcciones sean perpendiculares entre sí y apuntan hacia los ejes del sistem referencia ortogonal seleccionado y, además, cuyos efectos sumados sean equivalentes a la f original. You're Reading a Preview Fuente: Material deaclase. Unlock full access with free trial.

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 =  2 + 2

FUERZAS CONCURRENTES Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en común para tod rectas de acción de las fuerzas. La resultante es el elemento más simple al cual puede reducirse d sistema de fuerzas. Cuando sobre un cuerpo actúan fuerzas concurrentes, entonces, se produ movimiento de traslación (el cuerpo se traslada a otro sitio). Por otra parte, cuando sobre el actual fuerzas que no son concurrentes, entonces, se pueden producir movimientos de rotación Fuente: Material de clase.

Figura 2: Fuerzas concurrentes, descomposición de unaReading fuerza en ados, si en vez de aplicar una fuerza, aplicáramos la You're Preview resultantes, el efecto sería el mismo (izquierda). Fuerzas paralelas, son fuerzas que sus direcciones no se cortan (derech

Unlock full access with a free trial.

FUERZA RESULTANTE  fuerz Cuando aplicamos más de una fuerza a un cuerpo, todas pueden ser portitle una única Sign upsustituidas to vote on this Download With Free Trial cuyo efecto es equivalente a aplicar todas las anteriores al mismoUseful Esta Notfuerza usefulrecibe el nom  tiempo. de fuerza resultante y el proceso por el que se calcula recibe el nombre de suma de fuerzas.

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2. FUERZAS QUE ACTÚAN EN LA MISMA DIRECCIÓN Y SENTIDO CONTRARIO.

Si se aplican dos fuerzas concurrentes a un cuerpo con la misma dirección, aunque distinto sentido, p sustituirse por una fuerza equivalente con la misma dirección y sentido que la mayor de las anterior fuerza resultante es la suma vectorial de las fuerzas iniciales. Dos fuerzas son nulas si tienen la m dirección y magnitud, pero diferente sentido. Fuente: Material de clase.

Figura 4: Fuerzas que actúan en dirección opuesta.

3. FUERZAS QUE ACTÚAN EN CUALQUIER DIRECCIÓN.

Si se aplican dos fuerzas concurrentes a un cuerpo con distinta dirección, puede ser sustituida po fuerza única que ejerce con la dirección del paralelogramo que se forma tomando las fuerzas You're Reading a Preview lados del mismo. Si las dos fuerzas son perpendiculares, la resultante puede calcularse por med teorema de Pitágoras. Unlock full access with a free trial. Fuente: Material de clase.



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las fuerzas empleadas en el sistema, las fuerzas se aplican utilizando un anillo unido serie de cuerdas las cuales se colocan sobre unas poleas que ayudaran a suspender las m y determinar de mejor manera los ángulos. ❖

Fase tres: En esta fase observaremos en que momento el anillo se encuentra en una posic

equilibrio gracias a la combinación de fuerzas concurrentes, las cuales estaban en arm permitiendo el equilibrio del sistema. Es decir, se colocan diferentes masas en la mesa de fu con ángulos variados. Por ejemplo, se ubican sobre la mesa de fuerzas dos masas (Kg) y sus respectivas direccion luego experimentalmente se encuentra una terce ra fuerza cuya magnitud sea capaz de equ el sistema junto con las otras dos, a esta tercera fuerza se le denomina fuerza resultante. ❖

Fase cuatro: Se calcula el porcentaje de error empleando los resultados teóricos y experimentales

❖

Fase cinco: En este punto del experimento se lleva a cabo un proceso parecido al enuncia

la tercera fase, pero esta vez empleando cuatro fuerzas, de la misma manera se calcula errores y se determinan con los re spectivos cálculos tanto teóricos como experimentales

You're Reading a Preview

Fuente: Autor(es) del reporte de investigación. Unlock full access with a free trial.



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5. EL EXPERIMENTO

Tabla1: La primera tabla muestra los datos tomados experimentalmente de las tres masas corr espondiente fuerzas aplicadas sobre el anillo. F 1=m1g[N]

F 2=m2g[N]

F 3=m3g[N]

F 3, min=m3,ming[N]

F 3, max

m1 [Kg]

θ 1°

m2 [Kg]

θ 2°

m3 [Kg]

θ 3°

m3, min [Kg]

θ 3, min

m3, Max [Kg

199,1

0°

271,9

110°

271,95

245°

243,75

239°

302,9

219,5

0°

269,5

110°

280,1

239°

260,3

238°

310,9

249,5

0°

329

110°

350

245°

330,5

241°

370,5

Tabla2 La segunda tabla muestra los datos tomados experimentalmente de las cuatro masas correspondie las fuerzas aplicadas sobre el anillo. F 1=m1g[N]

F 2=m2g[N]

m1 [Kg]

θ 1°

m2 [Kg]

θ 2°

279,8

0°

199,8

90°

200,3

0°

249,7

90°

You're Reading a F Preview F =m g[N] =m g[N] 3

3

4

4

with free trial.θ 4° θ 3° m3Unlock [Kg] full access m4a [Kg]

269,9

180°

209,5

F 4, min=m4,ming[N] m4, min [Kg]

θ 4, min

270° 169,1 261° Sign up to vote on this title Download With Free 200,5 180° 239,5Trial270° 214,4 264°  Useful  Not useful

F 4, ma

m4, Max

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F3 (exper)

F3x

F3y

2,665

-1,126

-2,415

2,744

-1,413

-2,352

3,43

-1,449

3,108

Tabla 4

Estimación de fuerzas F1 y F2 F= m*g [N] 1. F1= (0,1991 kg) (9,8 m/s2) F1= 1,951 N


F2= (0,2719 kg) (9,8 m/s2)


F2= 2,664 N



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

Para hallar teóricamente La FR equilibrante, llevamos a cabo los siguientes cálculos:

• Valor de componentes de los vectores de las fuerzas iniciales

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FR= [(ΣFx)2+( ΣFy)2]½ • Dirección del vector resultante FR β= arctang (ΣFy/ΣFx)

Después de esto, se pasó a realizar la medición de la fuerza máxima y mínima para qu mantuviese estabilizado el anillo. Para ello, se varió levemente l a masa que se tenía en la te fuerza que sería la resultante y así, obtener la masa máxima y mínima; luego se realizó similar, pero con los ángulos; ya que se desplazaron a distintos ángulos hasta encontra ángulos mínimo y máximo en los cuales el anillo aún permanecía sin moverse de su posició

En la Tabla 5 se pueden observar los datos que se obtuvieron y los errores absolutos para la f y el ángulo, los cuales están dados por las fórmulas que allí se presentan.

F3 mínimo

2,447

F3 máximo

2,968

∆ =(

á − 2

You're Reading a Preview 0,260


í )

∆ =(

5


2,550

3,046

Download With Free Trial 0,248  Useful

á − 2

3,5useful  Not

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Valor teórico 2,710 2,777 3,313 Tabla 6

F3=mg Valor experimental

%ERROR

2,665 2,744 3,43

1,66 1,18 3,53

θ3 (°)

%ERROR Valor teórico

Valor experimental

67,43

65

3,6

63,29

59

6,77

66,08

65

1,63

Tabla 7


fuerza teorica vs fuerza experimental Unlock full access with a free trial.

4 3,5 3 2,5



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F1

F2

F3

F1x

F1y

2,73

1,95

2,64

2,73

0

1,96

2,44

1,96

1,96

0

F2x

F2y

F3x

0

1,95

-2,64

0

2,44

-1,96

F3y

ΣFx

ΣFy

|F|

0

0,09

1,95

1,95

0

0

2,44

2,44

Tabla 8 F4 (exper)

F4x

F4y

2,05

0

-2,05

2,34

0

-2,34

Tabla 9

You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.


F4 mínimo

F4 máximo

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Download With Free Trial ∆ =(  − ∆ =useful á Useful í  ) Not ( á − 2 2

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θ (°)

%ERROR

Valor teórico

Valor experimental

87,35

-----

------

-------

-----

------

Tabla 12

fuerza teorica vs fuerza experimental 3 2,5 2 n o t w1,5 e n

1 0,5




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7. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Los resultados plasmados en la tabla 3 con respecto a la magnitud y dirección del vector resultante t un valor de |F|=1,144 y θ=87,35 y los resultados evidenciados en la toma de datos de la tabla respecto a la magnitud de la fuerza, por lo que se puede comprobar que el vector resultante es parecido tanto en magnitud como dirección a la fuerza equilibrante del sistema.

Las regresiones lineales de tipo polinomial que se presenta en las fuerzas teóricas se deben a que la con la cual se está trabajando es la experimental; si fuese la teórica la línea de tendencia sería d lineal. Ya que la fuerza es directamente p roporcional a la masa.

Se Obtuvo márgenes de error en las Fuerzas Resultantes en promedios relativamente bajos, con l quedamos satisfechos con el experimento realizado.

8. CONCLUSIONES You're Reading a Preview ➢Se

puede concluir que la fuerza resultante igual en relación con la suma vectoria Unlock full es access withaacero, free trial. las fuerzas ejercidas por las masas, es decir se mantuvo el equilibrio para determinar los  diferentes ángulos de la mesa de fuerzas. Sign up to vote on this title Download With Free Trial

 Useful  Not useful Gracias a la experimentación con la mesa de fuerza se determina que, al colocar tres fuerzas, la resultante de dos de estas sería igual a la opuesta de la tercera, todo esto con relación a la argolla, c ➢



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• FÍSICA CON ORDENADOR Curso Interactivo de Física en Internet: https://www.fisicalab.com/apartado/fuerzas-concurrentes https://www.fisicalab.com/apartado/fuerzas-concurrentes-paralelas https://www.youtube.com/watch?v=UsytbVG6GtI

10. ANEXOS *Tabla utilizada para tomar los datos






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