Manual De Laboratorio De Física I
FCF - UNMSM
UNI!E"SID#D N#CI$N#L M#%$" DE S#N M#"C$S (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA)
FACULTAD DE CIENCIAS FISICA LABORATORIO 1
INTEGRANTES: . RONAL FLAVIO FLAVIO HUAYASCACHI HUAYASCACHI . (15130006) (15130 006) . LUIS IRIARTE LAYA LAYA . (15130008 ) . CRISTIAN CUSTODIO . (15130002). . JIMMY ENCISO. (1513000). . DANNY GUEVARA UR!INA. "#ROFESOR:
JESUS FLORES SANTI!A$E%
"TURNO: SECCION & EXP. FI – Nº 0
Manual De Laboratorio De Física I
FCF - UNMSM
"HORARIO : 13:00 ' 16:00
UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Fundada en 1551
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS
EUILI!RIO DE UN CUER#O RIGIDO
EXPERIENCIA Nº 6 Cuerpo rígido: La distancia entre dos puntos cualesquiera del cuerpo permanece invariante en el tiempo.
I. O!JETIVOS - Estu&iar el co'(orta'iento &e las fuerzas concurrentes ) fuerzas paralelas. - Establecer las con&iciones necesarias (ara *ue un siste'a se encuentre en e*uilibrio.
II. EUI#OS Y MATERIALES -
So(ortes uni+ersales Poleas ,ueo &e (esas "ela (atrn /con oriicios1 Cuer&a Cla'(s o aarra&eras Porta(esas Dina''etros 2alan3a 4ablero 4rans(orta&or
Fi. .5
III. FUNDAMENTO TERICO Las con&iciones (ara *ue un cuer(o se encuentre en re(oso son6
*) EUILI!RIO DE TRASLACIN EXP. FI – Nº 0
Manual De Laboratorio De Física I
FCF - UNMSM
“La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sólido es igual a cero7. Esto ocurre cuan&o el cuer(o no se trasla&a o cuan&o se 'ue+e a +eloci&a& constante8 es &ecir cuan&o la aceleracin lineal &el centro &e 'asa es cero al ser obser+a&o &es&e un siste'a &e reerencia inercial.
n
∑ F i = 0 i
EXP. FI – Nº 0
/.51
+) EUILI!RIO DE ROTACIN “La suma de momentos de fuerza o torques respecto a algún punto es igual a cero”. Esto ocurre cuan&o la aceleracin anular alre&e&or &e cual*uier e9e es iual a cero. n
∑ i = 0
/.:1
i
Para *ue se cu'(la esta seun&a con&icin se &eben reali3ar los siuientes (asos6 5. :. <. =.
Se i&entiican to&as las uer3as a(lica&as al cuer(o. Se escoe un (unto res(ecto al cual se anali3ar; el tor*ue. Se encuentran los tor*ues (ara el (unto escoi&o. Se reali3a la su'a &e tor*ues ) se iuala a cero.
4ena en cuenta esta or'ulacin> se reiere slo al caso en *ue las uer3as ) las &istancias est?n sobre un 'is'o (lano. Es &ecir> este no es un (roble'a tri&i'ensional. La su'a &e los tor*ues res(ecto a cual*uier (unto> &entro o uera &el cuer(o &ebe &e ser iual a cero. E9e'(los6 La iura .: 'uestra una +ia /cuer(o r1> &on&e la uer3a total sobre esta es cero. Pero el tor*ue resultante res(ecto a su centro es &ierente &e cero> cu)o '&ulo es iual a :F&> &on&e & es la &ierencia &es&e el (unto &e a(licacin a las uer3as / F ! − F 1 al centro &e la +ia. En este caso la +ia ten&r; una ten&encia al iro &e or'a anti@oraria.
F
D
D
− F
Fi. .:
En la Fi. .< la uer3a total es : F )
F
F
D
el tor*ue res(ecto a su centro es cero. Por lo tanto eAiste un equilibrio de caso la +ia ascien&e +ertical'ente sin
F
F La iura .= 'uestra la +ia en re(oso absoluto. Esta en e*uilibrio tanto &e traslacin co'o &e rotacin.
−: F Fi. .=
IV. #ROCEDIMIENTO 5. #r'e el siste'a &e la Fi. .B. Sus(en&a en los eAtre'os &e la cuer&a (esos F5 > F: ) en el centro un (eso &ierentes E < . De9e *ue el siste'a se estabilice. "ecuer&e *ue &ebe cu'(lirse la le) &e la &esiual&a& &e los la&os &el tri;nulo “un lado es menor que la suma de los otros dos ! ma!or que su diferencia”.
Fi. .B
:. Colo*ue el tablero /con un (a(el1 en la (arte (osterior &e la cuer&a ) 'ar*ue las &irecciones &e las cuer&as en el (a(el. <. "etire el (a(el ) anote en ca&a línea los +alores &e los (esos corres(on&ientes. =. Co'(lete el (aralelora'o &e uer3as con una escala con+eniente (ara los F5 ) +alores &e F :. B. "e(ita los (asos 5> :> < ) =. F: ) a. Colo*ue F 5 > E iuales en '&ulo ) 'i&a los ;nulos > ) *ue se or'an al re&e&or &el (unto. F5 8 C F: ) C b. Colo*ue C E *ue est?n en la relacin &e < 8 =8 B ) 'i&a los ;nulos *ue or'a entre ellos. F5 6 C F: 6 C c. Colo*ue C E *ue est?n en la relacin 5: 6 B 6 5<.
. Sus(en&a la rela con los &ina''etros> utilice los au9eros &e 50c' ) 0 c' F5 ) F: co'o 'uestra la iura B. #note las lecturas en ca&a (ara las uer3as &ina''etro
Fi. . . Colo*ue en el au9ero &el centro &e ra+e&a& &e la rela un cuer(o &e 'asa *ue es la *ue es la F < . #note las lecturas &e ca&a &ina''etro. F< al au9ero a <0c' &el (ri'er &ina''etro. #note las . Des(lace el cuer(o &e lecturas &e ca&a una &e ellas. . #&icione un cuer(o &e 'asa a 50 c' &el otro &ina''etro. #note las lecturas &e ca&a uno &e ellos
4#2L# DE !#L$"ES6 Tablas de Círculos Ángulos Entre F1 y E Entre F2 y E Entre F1 y F2
Pesos iguales 12! 12! 12!
Relación 3,4,5 145! 125! "!
Relación 12, 5 y 13 115! 155! "!
#edida con los dina$ó$etros %&ola$ente la regla' #edidas Peso #asa En el (unto )1 %1 c$' ,* + * g En el (unto )2 % c$' 1,1 + 11 g
#edida con los dina$ó$etros %con 5 g en el centro de gra-edad' #edidas Peso #asa En el (unto )1 %1 c$' ,* + * g En el (unto )2 % c$' 1,* + 1* g
#edida con los dina$ó$etros %con 5 g en el (unto 4 c$' #edidas Peso #asa En el (unto )1 %1 c$' , + g En el (unto )2 % c$' 1,5 + 15 g
#edida con los dina$ó$etros %con 5 g en el (unto 4 c$ adicionando 1g en el (unto * c$' #edidas Peso #asa En el (unto )1 %1 c$' ," + " g En el (unto )2 % c$' 2,2 + 22 g
./0 )esarrollo del Cuestionario /0 rcos
Desarrollo del cuestionario “a”: Para pesos iguales.
Desarrollo del cuestionario “b”: Para pesos en relación de 3, 4 y 5.
Desarrollo del cuestionario “c”: Para pesos en relación de 5, 12 y 13.
Desarrollo del cuestionario “Pregunta 6”: ola!ente la "egla.
Desarrollo del cuestionario “Pregunta #”: "egla au!entando al centro de gra$edad %5& c!' un peso de 5& gr.
Desarrollo del cuestionario “Pregunta (”: "egla trasladando al punto 4& c! el peso de 5& gr.
Desarrollo del cuestionario “Pregunta )”: "egla con un peso de 5& gr en el punto 4& c! y au!entando 1&& gr en el punto 6& c!.
V. CUESTIONARIO 5. GConcuer&a el +alor @alla&o (or el '?to&o r;ico con la uer3a &ierencias @a) entre la uer3a resultante ) uer3a e*uilibranteH
EH
Gu?
:. Encuentre terica'ente el +alor &ela uer3a e*uilibrante (ara ca&a caso> (or la le) &e senos o &e La')> (or la le) &el coseno ) (or &esco'(osicin rectanular. Co'(ares los +alores C E ) los ;nulos > ) @alla&os con el obteni&o en el (aso 5 ) las 'e&i&as eA(eri'ental'ente. Conecciones un cua&ro &e sus resulta&os ) &e los errores eA(eri'entales (orcentuales con res(ecto a la e*uilibrante coloca&a. <. Mi&a los ;nulos en los (asos B.5 GConcuer&a con el +alor terico &e 5:0JH =. !erii*ue *ue el ;nulo entre las cuer&as en los casos B.b ) B.c sea 0J. B. GSon iuales las lecturas en los &ina''etros en los (asos ) H G(or *u?H GEn *ue caso los &ina''etros 'arcar;n iual> @aa un r;ico *ue eA(rese +isual'ente lo *ue eA(li*ue en su res(uestaH . Calcule terica'ente las reacciones en los (untos &e sus(ensin (ara los (asos ) ) co'(are con las lecturas &e los &ina''etros. . Gu? obser+a &e las uer3as *ue actKan sobre la rela acanala&aH
DESARROLLO DEL CUESTIONARIO : 1. 1.
Fuerza resultante
Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (como suma de vectores) obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las demás. Si la resultante de fuerzas es igual a cero, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, es decir que no modifica su velocidad.
n la ma!oría de los casos no tenemos las coordenadas de los vectores sino que tenemos su m"dulo ! el ángulo con el que la fuerza está aplicada. #ara sumar las fuerzas en este caso es necesario descomponerlas pro!ectándolas sobre los e$es ! luego volver a componerlas en una resultante (composici"n ! descomposici"n de fuerzas).
Fuerza equilibrante: Se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo m"dulo ! direcci"n que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. s la fuerza que equilibra el sistema. Sumando vectorialmente a todas las fuerzas (es decir a la resultante) con la equilibrante se obtiene cero, lo que significa que no ha! fuerza neta aplicada.
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T,-/*,, 4,7 ,/* 9 7//,,: 3;7, (13)<;7, (12=)<5;7, (>0)<2R E< "5/ F1< "37 (3=)/ ? 37, (3=)@ F2< 7 (53)/ ? 7, (53)@ T*9 ,: FR < "FEUILI!RANTE FR
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4. Verifique que el ángulo a enre la! "uer#a! en lo! "a!o! $.% & $.' !ea ()* e veri!i"# e$%eri&ental&ente que el 'nul !r&ad entre las "uerdas es re"t*
5. +Son iguale! la! le"ura! en lo! #ina,-,ero! en lo! a!o! / & 0 +2or qu3 +En qu3 "a!o lo! #ina,-,ero! ,ar"arán igual 5aga un gráfi"o que e6re!e 7i!ual,ene lo que e6lique en !u! re!ue!a!+
as le"turas que indi"an ls dina&#&etrs sn di!erentes en ls "ass . /, est es e$%li"able debid a que en a&bs "ass el "entr de &asa est' ubi"ad en !r&a &'s %r#$i&a a un dina&#&etr . &'s ale0ada del tr* s dina&#&etrs &ar"ar'n iual en a&bs "ass si . sl s1 el "entr de &asa del siste&a se ubi"ase a iual distan"ia de ls dina&#&etrs
/
+8u3 o9!er7a #e la! fuer:a! que a";an !o9re la regla a"anala#a e bserva que si a"túan ds !uerzas en %unts di!erentes del "uer% (n "lineales) se ne"esitar' de una ter"era que est2 "l"ada en el "entr %ara que el "uer% est2 en equilibri* De iual &d %ara una &a.r "antidad de !uerzas a%li"adas al "uer%* Para que el "uer% est2 en equilibri este deber' "u&%lir las ds "ndi"ines de equilibri*
C3NCUI3NE : Des%u2s de 4aber estudiad . analizad di!erentes e0e&%ls reales de equilibri, %de&s llear a la "n"lusi#n de que en td "uer% . en td &&ent . a "ada &&ent est'n intera"tuand di!erentes ti%s de !uerza, las "uales a.udan a ls "uer%s a realizar deter&inads &vi&ients , a &antenerse en estad de equilibri, .a sea est't i" din'&i"*
