Mesa de fuerzas Luisa Fernanda Salcedo Hurtado. 2180771 Carlos David Fernández Lago 212! Se"astián Lanc#eros $áuregui 22210%8 &lison Da'ana Ca(elo &guirre. 2217) Resumen* +n este la"oratorio lo ,ue se #izo inicial(ente fue to(ar diferentes (asas ' -onerlas en
la (esa de fuerzas -ara de esta (anera -recisar los ángulos corres-ondientes corres-ondientes -ara o"tener e,uili"rio en el anillo en el centro de la (esa de fuerzas o"teniendo anterior(ente anterior(ente una fuerza F de (agnitud /f/ ' direccin ө. Sus co(-onentes rectangulares son las -ro'ecciones de la fuerza so"re los ees ' 3. 3. Se tuvo en cuenta los conce-tos co(o* Fuerzas estáticas ' concurrentes direccin vectorial escalares ' vectores ' e,uili"rio de un cuer-o ,ue #icieron -arte del desarrollo de la -ráctica ' del análisis de de resultados. Palabras clave: 4eso.
Fuerzas. 5ngulos. 4recisin. 6ectores. 6ectores. Magnitud. +,uili"rio. Mesa de fuerzas.
& difere ferenncia cia de cier cierta tass cantidades tales co(o el tie(-o la te(-eratura ' la (asa ,ue son escalares las fuerz fuerzas as son son cant cantid idad ades es vect vector oria iale les. s. 4ara 4ara definirlas se necesita es-ecificar su (agnitud as co(o su direccin. +ste carácter vectorial #ace ,ue la su(a de las fuerzas se convierta en un -roceso diferente al usado -ara su(ar n9(eros o cantidades escalares. Intr Introd oduc ucci ción ón::
+n esta -ráctica de la"oratorio se efectuará un cálculo vectorial de tres fuerzas donde dos de ella ellass son son cono conoci cida das s -rese resent ntán ándo dose se la necesidad de calcular los valores re,ueridos de la terc tercer eraa fuer fuerza za.. Do Dond ndee su ángu ángulo lo (agnitud ' -eso deter(inarán el e,uili"rio con las difere diferente ntess (asas (asas 'a con conoci ocidas das se -odrá verificar los cálculos #ec#os #aciendo uso de la (esa de fuerzas donde el anillo centra centrall deter deter(in (inará ará ,u ,uee las tres tres fuerzas fuerzas s estarán en e,uili"rio. Objetivos: &nalizar el carácter vectorial de la
fuerza (ediante el e(-leo del (:todo gráfico ' analtico. Marco teórico:
Muc#as cantidades fsicas ,uedan co(-leta(ente deter(inadas -or su (agnitud e;-resada e;-resada en alguna alguna cantidad cantidad convenien conveniente. te. Dic#as cantidades se lla(an escalares -or ee(-lo* tie(-o longitud te(-eratura (asa etc. Figu >Figura ra 1? cu' cu'aa longit longitud ud en cierta cierta escala escala corres-onde al (dulo del vector. @ CAB&BA< Daz1) l 22E
Figura 2.
Figura 1 Concepto de fuerza: lla(a(os
fuerza a la (edida de la accin de un cuer-o so"re otro co(o resultado de la cual el cuer-o ca("ia su estado de (ovi(iento o e,uili"rio. +n la vida real se -resentan diferentes fuerzas* Fuerza de la gravedad de atraccin ' re-ulsin fuerza de roza(iento fuerza de reaccin de un cuer-o so"re otro etc. Si la variacin del estado de un cuer-o se e;-resa en la (odificacin de su velocidad tene(os la (anifestacin dinámica de la fuerza. Si se e;-resa -or la defor(acin se dice ,ue tene(os la (anifestacin estática de la fuerza. La accin de una fuerza so"re un cuer-o se deter(ina -or los tres siguientes ele(entos* a? -unto de a-licacin de la fuerza "? direccin de la fuerza ' c? (agnitud de la fuerza. La (agnitud de una fuerza se (ide utilizando el dina((etro. Unidades de medidas de Fuerzas: Siste (a nida d
S.A.
C.G.S
AGL+S
IJgK(s 2
DinaIgrKc( s2 Tabla 1
Li"raIl"(K4ie s2
Se lla(a siste(a de fuerzas concurrentes al siste(a de fuerzas cu'as lneas de accin se interce-tan en un -unto >Figura 2?. Si el siste(a de fuerzas es tal ,ue sus lneas de accin están situadas en un -lano se le lla(a siste(a co-lanar de fuerzas concurrentes.
+n la e;-eriencia a realizar se utilizará la gravedad co(9n(ente deno(inada -eso ' co(-ro"are(os ,ue se co("inan de acuerdo con las reglas del álge"ra vectorial. 4ara deter(inar la resultante de un siste(a de fuerzas concurrentes usare(os los (:todos de adicin de vectores. 4ara el e(-leo del (:todo gráfico se de"e seleccionar una escala adecuada de (anera ,ue al re-resentar la (agnitud de las fuerzas en su diagra(a vectorial este ocu-e el (a'or es-acio de la #oa. Los ángulos ,ue las fuerzas for(an con el ee de referencia se (iden con un trans-ortador Método del paralelogramo: La su(a de dos fuerzas a-licadas a un (is(o -unto < se o"tienen constru'endo un -aralelogra(o con cada fuerza co(o lados contiguos del -aralelogra(o. La diagonal ,ue -asa -or < re-resenta la resultante en (dulo ' direccin de las fuerzas. Nueda solo (edir con una regla en la escala ado-tada su longitud ' el ángulo con un trans-ortador >Figura %?. Método grfico:
Sistema de fuerzas concurrentes:
Figura !.
Método anal"tico: #elaciones trigonométricas:
+n este caso -ara deter(inar la resultante de dos fuerzas en (dulo ' direccin es necesario construir el triángulo de fuerzas &=C a (ano alzada. 4ara construir este triángulo traza(os un vector ' a -artir de su e;tre(o traza(os el siguiente el lado &=C ,ue cierra el triángulo &=C re-resenta la resultante en (dulo ' direccin. Designare(os al ángulo formado por cada vector, y los ángulos forma la resultante con estas fuerzas respecvamente (Figura 5). Figura &.
Dnde*
Figura $.. Método de la descomposici%n de fuerzas en sus componentes rectangulares: +n este caso
se #ace uso de la desco(-osicin de cada una de las fuerzas en sus co(-onentes rectangulares ' su(ando las co(-onentes so"re un (is(o ee se o"tiene la co(-onente resultante so"re el ee luego #aciendo la desco(-osicin d las co(-onentes resultantes se o"tiene la fuerza del siste(a >Figura E?.
La (esa de fuerzas es un instru(ento (u' 9til -ara verificar e;-eri(ental(ente la naturaleza vectorial de las fuerzas. 4udi:ndose co(-oner ' desco(-oner de (anera vectorial está constituida "ásica(ente -or un -lato circular ,ue tiene en la cara su-erior i(-reso los %E0O de un crculo co(-leto co(o si este fuera un trans-ortador. 4osee ade(ás unas -e,uePas -oleas ,ue -ueden austarse en cual,uier -osicin alrededor del -lato en el ángulo ,ue uno desee >Figura ?. +n el centro del -lato se coloca un -e,uePo aro (etálico del cual salen tres ca"le s o #ilos. Qstos se #acen -asar -or unas -oleas ' se a(arran a unos -e,uePos contraR-esos. Mesa de fuerzas:
Los ca"les alan con fuerza al -e,uePo aro en diferentes direcciones tal suerte ,ue si se e,uili"ran se o"servará el aro en la -osicin central de la (esa en caso contrario se a-reciará al aro sustituido #acia un costado del centro.
na vez conocidos los valores de (asa total ' las direcciones se -rocede a calcular el valor de cada una de las fueras. +l -eso es la (edida de la fuerza ,ue eerce la gravedad so"re un cuer-o ' ,ue la fuerza gravitatoria ,ue act9a so"re un o"eto de (asa m se -uede e;-resar (ate(ática(ente -or la e;-resin* *+m,g
Figura '.
Co(o se o"serva en la (esa de fuerza si se #ace el diagra(a de cuer-o li"re se tiene >Figura 10?*
Dnde* 4I-eso (I(asa gI aceleracin de la gravedad se -rocese a efectuar el cálculo de cada una de las fuerzas ,ue act9an en el siste(a @ CAB&BA< 6er1% l 22E Clculo de fuerzas:
Procedimiento experimental:
Materiales:
Figura 1(.
Las direcciones corres-ondientes a la (asa 2 ' % se o"tienen e;-eri(ental(ente cuando se o"serva en la (esa de fuerza ,ue el siste(a se encuentra en e,uili"rio.
)atos:
Tabla 2. Clculo de la masa total:
R R R R
Mesa de fuerzas $uego de (asas Brans-ortador 4a-el (ili(etrado
*rocedimiento:
Seleccione tres -esos diferentes ' con la a'uda de las -oleas "us,ue las condiciones -ara ,ue el aro ,uede centrado. +s reco(enda"le ,ue una de las cuerdas coincida con el ángulo de 0 o esta cuerda define al ee ;. 6are los ángulos de las otras dos cuerdas #asta ,ue el aro ,uede centrado. Consigne en una ta"la los valores de fuerza ' ángulo
corres-ondiente a las tres cuerdas. e-ita el anterior -rocedi(iento con -esas diferentes #asta co(-letar cuatro casos distintos. Anclu'a los di"uos corres-ondientes. ealice la su(a vectorial de las fuerzas de los cuatro casos anteriores -or el (:todo gráfico #ágalo en -a-el (ili(etrado ' a'9dese de un trans-ortador sea cuidadoso con las escalas. ealice la su(a vectorial de las fuerzas de los cuatro casos anteriores -or el (:todo analtico. Co(-are sus resultados con las res-uestas anteriores. Resultados y análisis:
Conclusiones:
Mediante la e;-eri(entacin con la (esa de fuerzas se deter(ina ,ue la resultante de dos fuerzas es igual a la o-uesta de la tercera fuerza. Se conclu'e ,ue la fuerza resultante es igual a cero en relacin a la su(a vectorial de las fuerzas eercidas -or las (asas es decir se (antuvo el e,uili"rio cuando se deter(inaron los diferentes ángulos de la (esa. Mediante el (:todo analtico -recisan e;acta(ente los datos de los vectores se cree conveniente #acer uso de :ste (:todo 'a ,ue no se -resentará -orcentae de error ' no #a"rán falencias a la #ora de verificar los cálculos en la (esa de fuerzas.
Bibliogra!a Daza Torrez, . (!"#5). Fuerzas Concurrentes . $%ico& 'D ords.
*era +amrez, -., Daz +oa, . (#/ de "0 de !"#/). Monografas. +ecuperado el #1 de "/ de !"#2, de esa de fuerzas& 34p&666.monogra7as.comtra8a9os:pdf;fuerzas: concurrentesfuerzas:concurrentes.pdf
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