“PRACTICA MOMENTO DE FUERZA”
Instituto Tecnológico Superior de Uruapan
Presentada por Iskra López Ayala Juan Carlos Ortiz Solórzano Neyba Daniela Silva García Antonio Morales Acevedo Giovanni García Vaca Mariana Calderón Aguilar
Ingeniería Industrial
4° Semestre grupo B
Unidad 2 Física
07/04/16
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INDICE Introducción ........................................................................................................................ 3
Marco teórico ...................................................................................................................... 4
Práctica ............................................................................................................................... 5
Procedimiento práctico ....................................................................................................... 6
Evidencias de cálculo ......................................................................................................... 7
Conclusión .......................................................................................................................... 8
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INTRODUCCIÓN Se llevará a cabo la realización de un experimento en donde mediante cálculos conocidos, se determinará el valor de un momento de fuerza, donde el principal objetivo a alcanzar será determinar dicho momento en el experimento sobre un punto previamente determinado por el experimentador, todo pues ello con el fin de poner en práctica lo que en clase se ha venido observando de manera teórica, sin embargo esta vez de una forma mucho más dinámica.
MARCO TEÓRICO
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El momento de una fuerza es una magnitud vectorial cuyo valor indica la tendencia de rotación que provoca una fuerza aplicada sobre un cuerpo, respecto a un punto llamado centro de rotación, su valor se calcula multiplicando el módulo de la fuerza por su brazo de palanca, que viene a ser la distancia del centro de rotación o centro de giro a la línea de acción de la fuerza, el momento de fuerza vendría siendo el producto de dicha fuerza por la distancia perpendicular a un determinado eje de giro, que en esta oportunidad se representará mediante un procedimiento experimental algebraico con la descomposición del momento en sus componentes ortogonales, ello pues con el fin de comprobar dicho término de “momento de fuerzas”. Para el estudio de la reducción de sistemas de fuerzas es necesario saber las formas para obtener la suma de momentos con respecto a un eje y respecto a un punto de los elementos (fuerzas y/o pares) que actúan sobre un cuerpo. También se denomina momento de una fuerza F respecto de un punto O, al producto vectorial del vector posición de la fuerza b (llamado brazo) por el vector fuerza F, es decir:
Donde b es el vector que va desde el punto de apoyo O, que será el centro del momento, o el eje de giro, hasta la línea de acción de la fuerza F, perpendicularmente. En un producto vectorial, el resultado es un vector. Por eso el momento M es un vector perpendicular al plano determinado por los vectores b y F. El momento de una fuerza se expresa en unidades de fuerza por unidades de distancia. En el Sistema Internacional la unidad se denomina Newton metro que equivaldría a un Joul. PRÁCTICA
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Mediante la aplicación de dos fuerzas a una regla por cuerpos de diferentes masas, pero con el mismo sentido y a distancias diferentes, donde la primera se encuentra es de 30g a una distancia de 11cm del centro, y la segunda fuerza de 50g a 9.5cm igualmente del centro se calculará el momento de fuerza correspondiente al punto central de la regla. MATERIAL
Una regla de 30 cm
Una base cilíndrica (tapadera de plástico)
Plastilina
PROCEDIMIENTO PRÁCTICO Se arma la estructura para poder resolver el problema 1. En una base se amoldó plastilina y posterior a ello se colocó sobre la plastilina la tapadera, esto con el fin de que la tapadera quedara inmóvil una vez que se colocara sobre la plastilina. 2. Ya que se posicionó la tapa en la base, se procedió a marcar el punto medio de la tapadera, esto con la finalidad de mantener un equilibrio al colocar la regla en el centro de la tapa.
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3. Se colocó la regla en el punto medio de la tapadera, y aplicando las fuerzas sobre la regla, y como se planteó el problema se pasó (primeramente a realizar la conversión de unidades acorde al sistema internacional) a colocar la primera fuerza a 0.125m del centro de 1.372N y la segunda a 0.05m del centro 3.236N 4. Se realiza un diagrama de cuerpo libre para de esta manera conocer el momento en el que dichas fuerzas se mantienen en equilibrio sin romper la armonía de la estabilidad. 5. Mediante la toma de los datos correspondientes al experimento se pasa a realizar la formulación del problema para la resolución del mismo. (Dado que los datos del experimento se encuentran en unidades distintas se realizó una conversión previa de unidades, dando así un resultado acorde al S.I.) 6. Se realizan las operaciones correspondientes para calcular el momento de fuerza.
EVIDENCIAS DE CÁLCULO Representación gráfica del experimento.
1.- Se realiza la conversión de datos
F1 14 gr 0.14kg 0.14kg * 9.8m / s 2 1.372N F2 33 gr 0.33kg 0.33kg * 9.8m / s 3.236N d1 12.5cm 0.125m d 2 5cm 0.05m M B
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2.- Elaboración del diagrama de cuerpo libre|
3.- Cálculo del momento de fuerza en el punto central de la regla “B” M B F1 * d1 F2 * d 2
M B 1.372 N * 0.125m 3.236 N * 0.05m M B 0.1715 Nm 0.1618 Nm M B 0.0097 Nm
CONCLUSIÓN Con la práctica de aplicación de las dos fuerzas a la regla por cuerpos de diferentes masas se pudo observar de una manera más dinámica, y entender lo que es el momento de una fuerza identificando con esta práctica las partes que deben existir para que pueda existir dicho momento, así pues partiendo del centro de rotación se pueden tomar los datos y de esta manera formular el problema para con ello resolverlo posteriormente mediante los cálculos correspondientes. Cabe mencionar es necesario realizar una conversión de unidades para que coincida con el sistema internacional, y así con lo anterior, poder llegar
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a la conclusión de que en todo cuerpo, en todo momento y a cada momento están interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados movimientos o, a mantenerse en estado de equilibrio, ya sea estático o dinámico.
