“Año de la Consolidación del Mar de Grau”
Escuela Superior Tecnológica de SENATI
Especialidad: Técnicas en Ingeniería Electrónica
Informe: N°7 Tema: Medición de Fuerzas y Equilibrio Estático Integrantes: - Blanco Recines, Luis Ángel - Mori Mollehuara, Luis Kenji - Quispe Diaz, Rubén Enrique
Profesor: Altuna Diaz, Isaac Gabriel
Bloque: 103 Fecha de entrega: 30/09/16
I.
OBJETIVOS:
II.
Usar el resorte como un dispositivo para medir fuerzas (DINAMÓMETRO). Verificar experimentalmente las condiciones que cumplen las fuerzas que actúan sobre un cuerpo cuando este está en equilibrio( 1ª condición) Encontrar el peso desconocido de un cuerpo, midiendo y representando gráficamente fuerzas de un dispositivo experimental. Apreciar la importancia de los conceptos de fuerza y equilibrio en ingeniería.
FUNDAMENTO TEORICO:
MEDICION DE FUERZAS Y EQUILIBRIO ESTATICO:
Estática es un vocablo d e origen griego, de “ saticos” que significa estacionado o quieto o en equilibrio. Algo decimos que está estático, cuando se halla inmóvil, carente de movimiento. Lo opuesto a la estática, es la dinámica, que implica movimiento. La estática es una rama de la ciencia Física que estudia cómo actúan las fuerzas sobre los cuerpos quietos. Para que un cuerpo se halle en equilibrio se necesita que la suma vectorial de todas las fuerzas que sobre él actúan, sea nula, debiendo también ser nula la suma del momento de la fuerza, que es una magnitud vectorial que produce rotaciones, cuya dirección está dada por el sentido de la fuerza. El momento de una fuerza se mide en relación a un punto, y es el producto de la fuerza, por la distancia que separa el punto de la recta de aplicación de la fuerza. Como las fuerzas producen aceleraciones, la ausencia de fuerzas sobre cuerpos en reposo hace que ellos se conserven en el mismo estado de quietud. La ausencia de momentos asegura que los cuerpos no roten. Si un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza, y éste a su vez genera una reacción sobre el primero del mismo valor, ambas fuerzas son iguales y opuestas (tercera ley de Newton).El equilibrio resultante puede ser estable, inestable o indiferente. La estática es muy utilizada en arquitectura
para
la
construcción
de
edificios,
puentes,
etcétera,
y
en ingeniería mecánica. La electricidad estática o electrostática estudia los fenómenos eléctricos que están fijos en un sitio, como los que se producen por rozamiento. La estática de fluidos o hidrostática se ocupa de evaluar el equilibrio de líquidos y gases.
Sus fórmulas se dividen en varios casos: palanca, polea fija, polea movil, aparejo factorial, aparejo potencial, plano inclinado, torno.
PALANCA
Se trata de una máquina simple formada por un elemento rígido en dónde se encuentran la potencia, la resistencia y un punto de apoyo. Debido a que la suma de los momentos es cero, permite mover objetos pesados haciendo menos fuerza.
Pa=Rb
POLEA FIJA:
En las poleas fijas, las tensiones (fuerzas) a ambos lados de la cuerda son iguales por lo tanto no reduce la fuerza necesaria para levantar un cuerpo. Sin embargo permite cambiar el ángulo en el que se aplique esa fuerza y transmitirla hacia el otro lado de la cuerda.
T1=T2
POLEA MOVIL(con cuerdas paralelas y verticales)
En las poleas móviles la fuerza para lograr el equilibrio la fuerza se divide por dos siempre y cuando las cuerdas estén verticales (sin formar un ángulo) - P = T1 + T2 T1 = T2
Por lo tanto la tensión para mantenerlo en equilibrio es la mitad del peso. T1 = -(P/2)
(con cuerdas no verticales) Si en cambio tenemos un ángulo entre las cuerdas planteamos el equilibrio descomponiendo las fuerzas en X e Y. La sumatoria de fuerzas en cada eje debe ser igual a cero.
Sobre el eje X:
Sobre el eje Y:
Tensiones de equilibrio
III.
EQUIPOS Y MATERIALES
IV.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PARTE 1: Calibración de Resortes 1. Disponer las varillas y un resorte como se muestra en la figura 2. Medir la longitud inicial ( l i ) del resorte (sin estirar o sea sin pesas colgadas). 3. Colgar del extremo inferior del resorte sucesivamente pesas adecuadas individuales y combinadas, midiendo las longitudes finales ( l f ) alcanzadas en cada caso. Anotar para cada pesa (individual o combinada) el valor de la elongación del resorte x = (l f - l i ) Completar la tabla. Use la balanza para encontrar el valor real de las pesas.
F(gf)
F(N)
l f (cm)
x(cm)
60 85 110 135 160 185
0.589 0.834 1.079 1.324 1.570 1.815
5 6.5 8 9.5 11 12.5
1.5 3 4.5 6 7.5 9
Se pide: En un papel milimetrado graficar la fuerza en gf (gramo-fuerza) vs elongación del resorte (en cm), este gráfico es lo que llamaremos la curva de calibración del resorte.
Usando el resorte, colgar de la parte inferior del mismo, un objeto de masa desconocida y determine su valor. Peso (desconocido) Balanza Calculado 74.5 g 76.7 g 50.5 g 51.7 g
l f
x(cm)
6 4.5
2.5 1
PARTE 2 Arme el dispositivo experimental (cuerdas y pesas) en equilibrio estático mostrado en la figura
Identifique las fuerzas y ángulos que están actuando para dicho sistema de cuerdas y pesas. Se pide: Use papel milimetrado y usando una escala adecuada. Representa cada una de las fuerzas que actúan sobre os puntoso y O’ en notación vectorial. Aplicando la ley de Senos halle el peso desconocido (en gf) W x.
Teniendo en cuenta el dispositivo experimental, haga el diagrama de cuerpo libre en el punto O y O’ donde cruzan las cuerdas. Compruebe analíticamente con el método de descomposición cartesiana si se cumple o no, la primera condición de equilibrio.
⃗ = ∑⃗ = ⃗1 + ⃗2+ ⋯ +⃗ = 0 Caso I Θ1 Θ2
θ′ W 1 (gf) T1 (gf) T2(gf) T3 (gf) W x (gf) % de difer. W x (N)
V.
CONCLUSIONES
Se concluye que la primera condición de equilibrio se cumple en teoría, pero en la práctica presenta cierto margen de error debido a los errores que se cometen a lo largo del experimento.
Podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento y a cada momento están interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados movimientos o, a mantenerse en estado de equilibrio
VI.
APLICACIONES
VII.
Cálculo en las estructuras de construcción, una vez trazados los diagramas y obtenidas sus ecuaciones, se puede decidir que material se utilizará para la construcción, las dimensiones que debería de tener, límites para un uso seguro, etc. La electricidad estática se usa habitualmente en xerografía, donde un pigmento de polvo (tinta seca o toner) se fija en las áreas cargadas previamente haciendo visible la imagen impresa.
REFERENCIAS:
http://deconceptos.com/ciencias-naturales/estatica http://fisica-estatica.blogspot.pe/2008_11_01_archive.html http://www.fisicapractica.com/polea-movil.php
