ESCUELA DE INGENIERIA Laboratorio de Física I Guía de Laboratorio de sesión N0 03 “Primera Condición Equilibrio” I. Introducción Cualquier magnitud vectorial puede ser representada gráficamente por medio de una flecha llamada vector, la cual es un segmento de recta dirigido. Representamos una magnitud
vectorial de esta manera:
F y para simbolizar su magnitud F o F
Para sumar magnitudes vectoriales necesitamos utilizar métodos especiales, ya sean gráficos, como el del paralelogramo, el triángulo y el del polígono, o analíticos, porque los vectores no pueden sumarse aritméticamente por tener dirección y sentido.
II: Objetivo: in
Aplicar las leyes de la adición de vectores en la primera condición de equilibrio
F i
0
i 1
Comparar los métodos gráficos, matemático y práctico en la solución de problemas con vectores
III. Modelo Teórico: Cuando dos o mas fuerzas actúan al mismo tiempo sobre un objeto y su suma vectorial es cero, el objeto esta en equilibrio. Cada uno de los arreglos que aparecen en la figura 1 a, ilustran tres fuerzas concurrentes que actúan sobre el punto P. Puesto que el punto P no se mueve, estas tres fuerzas no producen fuerza neta sobre el punto P, por lo cual el sistema se encuentra en equilibrio. En este experimento, usted debe determinar la suma vectorial de dos de las fuerzas concurrentes llamada resultante, e investigara la relación de la resultante con la tercera fuerza.
Fi ura 1a
Fi ura 1b
A
P
P
C
α
B
IV. Materiales 0
Un transportador de 360 01 masa 1Kg. 02 masas de 0.5 Kg o equivalente Dos soportes universales Dos nueces de sujeción Dos poleas 2 metros de Cuerda Papel Milimetrado Lápiz
V. Procedimiento 1. Monte los equipos como se indica en la figura 1a. Con el transportador mida cada uno de los tres ángulos en la intersección de las tres cuerdas. Llenar tabla 1 2. Empleando estas mediciones de ángulo, construya un diagrama sobre el papel milimetrado de las fuerzas que actúan sobre el punto P dibujando tres líneas para representar las líneas de acción de las tres fuerzas. Marque las líneas A, B y C como se muestra en la figura 1b. 3. Registre los pesos en Newton de las masas de 1Kg., 0.5Kg y 0.5Kg al lado de las líneas C, A, y B respectivamente. (las masas son aproximadas). Llenar tabla 1 4. Seleccione una escala numérica adecuada y regístrela cerca de la línea C. Empleando su escala construya vectores F A , FB y FC a lo largo de las líneas A, B y C para representar las fuerzas que actúan a lo largo de cada línea de fuerza, como se indica en la figura 1b. 5. Repita los pasos del 1 al 4 de manera que cada compañero de laboratorio tenga un grupo de datos para analizar. Haga otra tabla 2
VI. CUESTIONARIO 1. ¿Cuál fue la escala numérica que usted selecciono para su modelo? Calcule el módulo de la resultante empleando su escala numérica.
F B F A F C
MÉTODO DEL TRIÁNGULO 2. Con los valores de la tabla 1 y 2, grafique en papel milimetrado, aplicando el método del triángulo, Sume el vector F B al vector F A reproduciendo F A paralelo a si mismo pero con su flecha en el origen de F B. y dibuje el vector resultante que representa la suma vectorial F A + FB. 3. Compare la magnitud y dirección de la fuerza resultante (paso 2) calculada R = F A + FB con la magnitud medida o conocida de la fuerza F C. Explique sus resultados. 4. Calcule el error relativo porcentual (E) de las magnitudes ( R = F A + FB ) y FC, empleando para ello la fuerza F C como el valor de referencia E
FC
FC
R x%
MÉTODO DEL POLIGONO 5. Con los valores de la tabla 1 y 2 , en otra hoja de papel milimetrado, reconstruya los vectores F A, FB y FC y súmelos usando el Método del polígono. Ponga la flecha del vector F A en el origen del vector F B y coloque después la flecha del vector F B en el origen del vector FC. Halle el vector suma uniendo el origen del vector F A con el extremo o flecha del vector FC. 6. Explique el resultado de la suma grafica de F A + FB + FC, ¿es un vector nulo o distinto? 7. Suponga que usted ha sumado F A + FB ¿Qué resultado esperaría? 8. ¿Qué resultado esperaría si usted suma FC + F A? 9. Sobre la misma hoja que utilizo para la pregunta 5, sume sus tres vectores en el orden de FC + FB + F A ¿Qué resultado obtiene? 8. Un arado se desplaza en movimiento rectilíneo uniforme, tirando de dos caballos que ejercen sobre él las fuerzas F 1 y F2 con un ángulo de 55º. Cada una vale 1000 N. Usando una escala de 1 cm. = 1000 N. Halle la fuerza total en forma grafica de la resistencia que tiende a impedir el movimiento del arado. 9. La figura muestra una esfera de peso W = 50N en equilibrio. Sabiendo que la tensión en la cuerda oblicua (2) es 150N. a) Realizar el DCL de W b) Determinar el peso P del bloque.
VII. BIBLIOGRAFÍA:
W.D. Cooper, A.D. Helfrick, Instrumentación electrónica moderna y técnicas de
medición, Printece Hall, México 1991.
C. Kramer, Prácticas de Física, Mc Graw Hill, Mexico 1994.
Lic. C. Quiñones M., Lic. P. Arellano U. Guía de Laboratorio de Física, UNAC
P. Sorler, A. Negro, Física practica básica, Alambra, Madrid, 1973.
A. Serway, J. W. Jewett, Física para ciencias e ingeniería, Thomson, Sexta Edición, México, 2005.
PRE-INFORME Nº 03: PRIMERA CONDICIÓN EQUILIBRIO FECHA: __/___/__ SALON: ______ TURNO: ______ APELLIDOS Y NOMBRES: 1.________________________________________________ ____________________ ________ 2.________________________________________________ ____________________ ________ 3. ___________________________________________________________________ ________ 4._______________________________________________ ____________________ ________ 5.________________________________________________ ____________________ ________ 6.________________________________________________ ____________________ ________ I. ADQUISICION DE DATOS TABLA 1 Angulo entre fuerzas F A y FB, =
Masas (kg) m A
Fuerzas = m g (N) F A =
F A y FC, =
MB
FB =
FB y FC, =
MC
FC =
Angulo entre fuerzas F A y FB, =
Masas (kg) m A
Fuerzas = m g (N) F A =
F A y FC, =
MB
FB =
FB y FC, =
MC
FC =
TABLA 2
II. ANALISIS DE DATOS Y CALCULO DE ERRRORES
_______________ Firma del Profesor
