movimiento .Así para un pasajero de un tren, el boletero viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, el boletero se está moviendo gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de Newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como: “Sistema de Referencias Inerciales”, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante. En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible en contrar un sistema de referencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos caso suponer a un observador fijo en la tierra es un buena aproximación de sistema inercial. La primera ley de Newton se enuncia como la siguiente: “Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre el” Considerando que la fuerza es una cantidad vectorial, el análisis experimental correspondiente a las fuerzas requiere herramienta del algebra vectorial. Ello implica el conocimiento de la suma de vectores concurrentes, El cual también se le denomina vector resultante, dado por:
⃗ ∑⃗ ()
Siendo
⃗ ⃗ ⃗ fuerzas concurrentes en el centro de masa del cuerpo
El producto escalar se realiza entre 2 cantidad es vectoriales como resultado de esta operación se determina una cantidad escalar; definido por:
⃗⃗ F,r: son los módulos de los vectores respectivamente. Mientras tanto el producto vectorial se opera entre 2 vectores, cuyo resultado es otra cantidad vectorial. El módulo de este nuevo vector está dado por:
⃗⃗ () Donde : ángulo entre los vectores .
Los vectores pueden descomponerse en sus componentes ortogonales o en base a los vectores unitarios forma:
̂ ̂ .Por lo que cualquier vector se puede expresar de la siguiente () () √ () ()
Las condiciones de equilibrio son las que garantizan a que los cuerpos pueden encontrarse en equilibrio de traslación y/o equilibrio de rotación. PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO
Para que un cuerpo se encuentre en reposo absoluto o con movimiento uniforme si y solo si la resultante de todas las fuerzas que actúa sobre él es nulo”. “
Las fuerzas que actúan en el cuerpo lo hacen en un único punto, este punto por lo general coinciden con el centro de masa de cuerpo; por ellas todas estas fuerzas son concurrentes en el centro de masa. Para evaluar este equilibrio es necesario igualar a cero al vector resultante representado en la ecuación (1,1) .La representación geométrica de un sistema en equilibrio de traslación bajo el efecto de varias fuerzas concurrentes, es un polígono cuyos lados están representados por cada una de las fuerzas que actúan sobre el sistema.
III.
INSTRUMENTOS DE LABORATORIO
Una computadora Programa Data Studio instalado InterfaceScienceWorkshop 750 2 sensores de fuerza (C1- 6537) 01disco óptico de Hartl (ForceTable) 01 juego de pesas Cuerdas inextensibles Una regla de 01 metro
IV.
Un soporte de accesorios Una escuadra o transportador
PROCEDIMIENTO Y ACTIVIDADES
PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO
Instale el equipo tal como se muestra en la figura Verificar la conexión e instalación de la interface Ingresar el programa de Data Studio y seleccionar crear experimento. Marque las pequeñas poleas en dos posiciones diferentes y verificar que la argolla se encuentre en el punto de equilibrio solo por la acción de las cuerdas con sus respectivas pesas.
⃗ ⃗
⃗
Los pesos y la fuerza de tensión en el sensor de fuerza representan la acción de 3 fuerzas concurrentes. Los ángulos (para la fuerza de tensión
⃗ ), indican el sentido y la dirección de estas 3 fuerzas concurrentes: tal como se
I.
observa en la figura 1.3 Cuando logra instalar el equipo en la posición mostrada por la figura 1.3.Registre sus datos en la tabla 1.1 Repita 4 veces este procedimiento , en algunos de ellos considere que la fuerza de tensión registrado por el Sensor de Fuerza este en dirección vertical ( )
n
()
01 02 03 04
25g 27g 117g 8.5g
() ()
36 g 35 g 110 g 5.5 g
140 130 90 130
110 90 140 150
0.43 N 0.60 N 0.45 N 0.71 N
°
°
°
°
°
°
°
°
110 140 130 80
°
°
°
°
CUESTIONARIO
PRIMERA CONDI CION DE EQUILI BRIO
1. Elabore la equivalencia entre los ángulos 1.3b, con estos valores de
representados en la figura 1.3ª y
∫() tiene que efectuar los cálculos
⃗⃗ ⃗
2. Descomponer a las fuerzas en sus componentes ortogonales del plano cartesiano X-Y. Las componentes en dirección ho rizontal y vertical de esta fuerzas se determinan mediante las ecuaciones (1.3ª) y (1.3b) respectivamente.
3. Calcule la suma de los componentes en el eje X y en el eje Y por separado, explique cada uno de estos resultados obtenidos.
4. Elabore una tabla de resumen, para ello considere el siguiente modelo:
n
01 02 03 04
∑
∑
5. Calcule la incertidumbre en la lectura de las medidas de fuerzas registradas.
6. ¿Qué es Inercia? En física, la inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza, o la resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él. En física se dice que un sistema tiene más inercia cuando resulta más difícil lograr un cambio en el estado físico del mismo. Los dos usos más frecuentes en física son la inercia mecánica y la inercia térmica. La primera de ellas aparece en mecánica y es una medida de dificultad para cambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. La inercia mecánica depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia.
La inercia térmica mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros cuerpos o ser calentado. La inercia térmica depende de la cantidad de masa y de la capacidad calorífica. Las llamadas fuerzas de inercia son fuerzas ficticias o aparentes que un observador percibe en un sistema de referencia no-inercial.
II.
CONCLUSIONES
Según el experimento elaborado en clase, nos dio a conocer que para que pueda haber equilibrio todas las fuerzas que actúan sobre el c uerpo deben de ser nulas. Todas las fuerzas actúan sobre un único punto que es el cuerpo en el cual debe de existir un balance.
