E scuela scuela de C i encias nci as F í sica si ca y M ate atemáti áti ca 2014
PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL ECUADOR ESCUELA DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA GUÍAS DE LABORATORIO DE FÍSICA DIRIGIDO A LA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL ASIGNATURA: FÍSICA II INFORME DE LABORATORIO N°: 3 TEMA: EQUILIBRIO EQUILIBRIO ESTÁTICO DE UNA PARTÍCULA EN UNA MESA DE FUERZAS NOMRE DEL ALUMNO: DAVID ALUMNO: DAVID NAVARRETE. CURSO Y PARALELO: 2do. NIVEL PARALELO-2 1.OBJETIVOS: 1.1 1.2
Comprobar la primera condición de equilibrio estático. Aplicar esta condición a un sistema de varias fuerzas coplanares y concurrentes.
2.TEORÍA: En un sistema en equilibrio se debe cumplir que la sumatoria de fuerzas en cada uno de los tres ejes sea igual a cero. Al trabajar en el plano tendremos que establecer que la suma de fuerzas en el eje “X” sea igual a cero y que la suma de fuerzas en el eje “Y” lo l o sea también.
Es decir:
∑=0
∑=0
Las fuerzas que actúan en esta práctica son la resultante de los pesos de cada una de las masas que colgamos de los porta pesas. Las poleas modificarán la dirección de los pesos y a la vez cambiarán algo el valor debido al rozamiento en los ejes. Las poleas son dispositivos que cambian la dirección de las fuerzas pero no su magnitud. (En esta práctica despreciaremos la fuerza de rozamiento a sabiendas que existe, en prácticas posteriores la tendremos que qu e calcular). Mesa de fuerzas con pesas
3.-
MATERIAL: 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6
4.-
Mesa de fuerzas con dinamómetros
Mesa de fuerzas con tres dinamómetros Mesa de fuerzas con pesas Juego de pesas Porta pesas Graduador Hojas de papel bond
PROCEDIMIENTO: a) En la mesa de fuerzas con con pesas:
E scuela de Ciencias F ísica y Matemática 2014
4.1. Observe la mesa de fuerzas y manipule las diversas partes notando cómo funciona el mecanismo. 4.2. Parta de una orientación tal que le permita medir los ángulos y que los pesos no se vean modificados por una mala posición de las poleas y de los ejes o por no ajustar bien los mismos. 4.3 Usando tres porta pesas y colocando pesas en los mismos, logre un sistema en equilibrio. 4.4 Registre los valores de las masas, pesos y ángulos en la Tabla I. 4.5 Repita para dos combinaciones diferentes de 3 pesos cada una. b) En la mesa de fuerzas con dinamómetros: 4.6 Ahora con la mesa de fuerzas que tiene dinamómetros, hacemos lo mismo que con la mesa de fuerzas anterior pero con la excepción de que en vez de usar pesos, usamos los dinamómetros de forma directa. 4.7. Tomamos una hoja de papel, colocamos sobre la mesa de fuerzas haciendo centro entre la mesa de fuerzas y la hoja, con las tres fuerzas que tenemos tratamos de buscar el centro de gravedad, tomamos los datos de cada fuerza o dinamómetro, señalamos (con una línea) en la hoja las fuerzas para determinar los ángulos. Registre los valores en la Tabla II. 4.8. Repita este procedimiento dos veces más. TABLA I Ensayos N1
masa
Módulo de la fuerza (m.g)
ángulo ɵ
1,0
65
0,41
0,89
0,07 F2
0,7
193
-0,67
-0,15
0,08 F3
0,8
294,5
0,32
-0,71
Σfx
0,07
0,02
Σfy
0,02 F1
0,2
60
0,10
0,17
0,02 F2
0,2
140
-0,15
0,13
0,02 F3
0,2
270
0,00
-0,20
Sumatorias en "X" y "Y" N3
Fy
0,1 F1
Sumatorias en "X" y "Y" N2
Fx
Σfx
-0,05
0
Σfy
0,031 F1
0,3
55
0,17
0,25
0,03 F2
0,3
125
-0,17
0,25
0,03 F3
0,3
270
0,00
-0,30
Sumatorias en "X" y "Y"
Σfx
0,0
Σfy
0,2
TABLA II Ensayos N1
Módulo de la fuerza (m.g) ángulo ɵ 2,0
68
0,75
1,85
F2
2,0
140
-1,53
1,29
F3
2,0
270
0,00
-2,00 -0,8 Σfy
Σfx
1,14
F1
4
60
2,00
3,46
F2
3,9
191
-3,83
-0,74
F3
3
310
1,93
-2,30
Σfx
Sumatorias en "X" y "Y" N3
Fy
F1
Sumatorias en "X" y "Y" N2
Fx
F1
1
F2 F3
0,10 Σfy
0
0
1,00
0,00
0,8
120
-0,40
0,69
0,9
230
-0,58
-0,69
Sumatorias en "X" y "Y"
Σfx
0,0 Σfy
0
E scuela de Ciencias F ísica y Matemática 2014
5. CÁLCULOS Y GRÁFICAS 5.1 Con los valores de las fuerzas y los ángulos registrados anteriormente, determine las componentes de cada fuerza sobre el eje X y sobre el eje Y. 5.2 Calcule la suma de fuerzas en el eje x y la suma de fuerzas en el eje y 5.3 Realice un diagrama a escala de la situación de cada grupo de fuerzas y determine la fuerza resultante por el método del polígono. 6.-
RESPONDA
6.1. Si la sumatoria de fuerzas no es igual a cero, enumere tres causas posibles de error. -Error al tomar las medidas de fuerza y ángulos en la práctica. -Error con los instrumentos, no siempre son del todo precisos. -Error al ingresar los datos para sus respectivos cálculos. 6.2. ¿Por qué el plano de la mesa de fuerzas debe ser horizontal? -Porque de esta manera las componentes de la fuerza está en un plano, lo cual facilita su análisis mediante un ángulo. 6.3 ¿En cuál de los dos métodos considera que hay menos error, en el método analítico o en el método gráfico? -En el método analítico se comete menos error que el gráfico debido que en el gráfico se mide con una escala aproximada que siempre va a tener error. 6.3. En los sistemas de 3 fuerzas, ¿Pueden producirse el equilibrio estando las 3 en el primero y segundo cuadrante?. Razone su respuesta. -No porque si hacemos sumatoria de fuerzas vemos que en el eje Y no se van anularse las fuerzas porque todas son positivas, y no se produciría el equilibrio deseado. 6.4. Indique las bondades y las deficiencias que encuentra en este equipo. -Es un equipo bastante preciso que nos ayuda a comprender de mejor manera el equilibrio de fuerzas coplanares, haciendo el mecanismo de de encontrar su fuerza resultante (fuerza concurrente). 7.
7.a CONCLUSIONES - Las fuerzas no deben estar en un mismo cuadrante ya que no se anularían haciendo su sumatoria, debido a que tienen una relativa dirección. - Si el anillo se encuentra aproximadamente en el centro; se alcanzó el equilibrio del sistema y se puede comprobar haciendo la sumatoria en sus respectivos ejes. -El punto donde las fuerzas son concurrentes ese es el punto de equilibrio. 7.b RECOMENDACIONES (discusión de resultados)
E scuela de Ciencias F ísica y Matemática 2014
-Ser lo más exacto posible para que el aro este sobre el origen del eje de coordenadas, ya que si existe el error, calcular el porcentaje es más complicado. -Yo recomendaría que el aro de los tres dinamómetros sea más pequeño para tener mayor exactitud. -Para el desarrollo de la práctica se debe tener en cuenta los conceptos de composición y descomposición de vectores, funciones trigonométricas, suma y resta de vectores. 8.
BIBLIOGRAFIA Y DIRECCIONES WEB
-Serway, Raymond. Física, Tomo I, 5ta. Ed., Editorial Mac GrawHill, 2001 -ENLACE: http://html.rincondelvago.com/fisica_37.html
