INFORME DE LABORATORIO
Departamento de Física
Laboratorio – Momento Momento de fuerza o torque Francisco J. Ferrer B, Carlos Yances, Lina Ortiz, Sandy Burgos Facultad de ciencias básicas. Programa de física. Resumen Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.x La puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento. Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza. Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento Palabras claves: torque, momento lineal, fuerza Palabras claves: tensores; vectores, escalares Introducción: Introducción: En esta experiencia se investigara aquellas situaciones rotacionales, en las cuales la aceleración rotacional de un cuer po rígido r ígido es igual a cero. Tal objeto esta en equilibrio rotacional. La condición necesaria para equilibrio rotacional es que el momento de torsión neto alrededor de algún eje debe ser cero. Ahora se tiene dos condiciones necesarias para el equilibrio de un objeto
1. 2.
La fuerza externa neta sobre el objeto debe ser igual a cero. ∑ ⃗ = El momento momento de torsión torsión externo neto sobre el objeto alrededor de cualquier eje debe ser cero:
∑ ⃗= Estas condiciones describen el modelo de análisis de objeto rígido en equilibrio. equilibrio . La primera condicion es un enunciado del equilibrio traslacional; establece que la aceleración traslacional del centro de masa del objeto debe ser cero cuando se ve desde un marco de referencia inercial. La segunda condición es un enunciado de equilibrio rotacional;
afirma que la aceleración angular en torno a cualquier eje estático, el debe ser cero. En el caso especial de equilibrio estático, objeto en equilibrio esta en reposo relativo con el observador y por eso no tiene rapidez traslacional o angular (es decir = 0 = 0 Objetivo general
Estudiar como se distribuye en los apoyos la fuerza por peso de una viga..
Objetivos específicos
Determinar donde estará el centro de masa de la
viga.
Analizar gráficamente la variación de la fuerza, cuando los dinamómetros se acerquen al centro de masa de una viga
RCF-37-1 2016
10
Materiales
0
1.24
1.24
0
Discusión
Pies estativo Varilla soporte 600mm Varilla soporte con orificio 100mm Nuez doble Palanca Dinamómetro de 1N Dinamómetro de 2N Soporte para dinamómetros Sedal Tijeras
0
2. ¿compara los valores obtenidos de la F. Total por el peso de la viga? ¿Que resulta? R/ La suma de las fuerzas, F 1 +F2, es igual al peso de la viga en su centro de masa. Por lo que la viga esta en equilibrio traslacional y rotacional 4. ¿Compara los coeficientes de F1/F2 con las cifras de las marcas ¿te llama algo la atención? Para la tabla uno el cociente entre las dos fuerzas es igual a uno. De manera que resulta evidente que ambas fuerzas en las posiciones que muestra la tabla, tienen la misma magnitud y dirección.
Sección experimental
Lo primero que se observó antes de comenzar a medir las fuerzas arrojadas por los dinamómetros, fue que la varilla estuviera de manera horizontal. Los sedales se amarraron en los dos extremos de la viga y se anotaba la fuerza dadas por los dinamómetros. La posición donde se amarraba el sedal y que por supuesto media los dinamómetros iban cambiando de posición. Se anotaban los valores hasta que llegaban al centro de la varilla. Posteriormente se repitió la experiencia, pero esta vez, variaba la posición de un dinamómetro, manteniéndose el otro fijo. Resultados TABLA 1 MARCA
F1/N
F2/N
Ftotal/N
F1/F2
Mizq
Mder
10
10
0.64
0.64
1.28
1
6
6
0.64
0.64
1.28
1
3
3
0.65
0.63
1.28
1.03
F1/N
F2/N
Ftotal/N
F1/F2
TABLA 2 MARCA
Por otra parte para la tabla 2, se observa que cuando varia la posición del dinamómetro de la derecha y se mantiene fijo el de la izquierda, las magnitudes de las fuerzas cambian. De tal manera que la fuerza de la izquierda disminuye y el de la derecha aumenta. Ahora bien el cociente entre la fuerza F1/F2 va tendiendo a cero. Lo que nos da a entender que cuando este cociente es justamente cero, la viga está colgando en su centro de gravedad. 5. Puedes dar en lugar de las cifras de las marcas, una magnitud (física equivalente)? La magnitud física equivalente a las marcas, sería RADIO VECTOR Ya que el torque es igual producto punto del brazo (radio vector) y la fuerza. 6. ¿qué significado tiene el centro de la viga? ¿Qué representa desde el punto de vista físico? R/ El centro de gravedad es el punto de aplicación de la resultante de todas las fuerzas de gravedad, que actúan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad, es el mismo producido por os pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo. En otras palabras el centro de gravedad de un cuerpo, es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos materiales que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo. 7. ¿dibuja a escala las fuerzas sobre la viga, tomando una unidad apropiada?
Mizq
Mder
10
8
0.57
0.67
1.24
0.85
R/ ver diagramas en anexos.
10
6
0.48
0.78
1.26
0.61
10
4
0.32
0.90
1.22
0.35
10
2
0.22
1.04
1.26
0.21
8. ¿En este experimento la viga está suspendida de dos hilos. ¿Varían las fuerza o el sentido si la viga en lugar de los hilos, va colocada sobre los apoyos? R/ si los hilos se cambiaran por soportes, la magnitudes de las fuerzas no variarían, tampoco su dirección. Ya que en
Tensores
los hilos estás fuerzas serian tensiones dirigidas hacia arri ba, de la misma manera en los soportes, pero como hay área de contacto, serian fuerzas normales, dirigidas en el mismo sentido que las tensiones.
CONCLUSIONES: 1. Existe equilibro rotacional si la suma de los torque es igual a cero. En la experiencia esto de evidencio, ya que si sumamos los toques de los hilos más el torque del peso de la viga, el resultado sería cero 2. Las fuerzas aplicadas a un cuerpo, varia conforme varía también el radio donde se aplica la fuerza. De manera que habrá mayor fuerza o se tendrá que aplicar más fuerza a un cuerpo, cuando más se acerque a su centro de gravedad.
Referencia Serway, R. y Jewett, J. (2009). Física para ciencias e ingeniería con física moderna, Volumenes I y II. Mexico: Cengage Learning. Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Física (4 volúmenes). Monytex. ISBN 84-404-42904, ISBN 84-398-9218-7, ISBN 84-398-9219-5, ISBN 84604-4445-7. Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Física 4ª . CECSA, México. ISBN 970-24-0257-3. Tipler, Paul A. (2000). .223 Física para la ciencia y la tecnología (2 volúmenes). Barcelona: Ed. Reverté. ISBN 84-291-4382-3.
Tensores
