¡Descarga labortorio de estatica y más Resúmenes en PDF de Física solo en Docsity!
UNI - FIM Laboratorio Virtual de Física I
PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 05
ESTATICA. PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO
1. OBJETIVO
- Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio, para fuerzas coplanares y concurrentes.
- Comprobar experimentalmente la segunda condición de equilibrio, para fuerzas coplanares no concurrentes
2. MATERIALES - Computadora con programa Capstone - Datos en formato txt
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
Fuerzas.
El concepto de fuerza se relaciona frecuentemente con esfuerzo muscular, empuje, tracción, etc. Para mover una mesa debemos empujarla haciendo un esfuerzo muscular, aplicado a un punto de la mesa. Además la mesa la empujamos en determinado sentido. Recordemos que las magnitudes que se definen con módulo, dirección y sentido se llaman vectoriales y las magnitudes que se definen con su número y su unidad se llaman escalares. Otras fuerzas que podemos mencionar son: tensión, fuerza de rozamiento, peso y normal. Las fuerzas que son ejercidas mediante cuerda se les denomina tensiones. A la fuerza que ejerce la tierra sobre los objetos sobre su superficie (por la atracción gravitacional) se le denomina peso y está verticalmente dirigida hacia abajo y tiene un módulo W = m g , siendo m la
masa de cuerpo y g el módulo de laaceleración de la gravedad.
3.1 Medición de la fuerza
¿Qué haría usted si le solicitaran su colaboración para mover un equipo pesado de un nivel de instalación industrial a otro?
Seguramente iniciaría su investigación preguntándose: ¿Cuán pesado es? Además observará el lugar donde se encuentra el equipo y donde debe quedar instalado. Luego propondrá algunas soluciones de cómo y con que hacerlo.El instrumento de medida para medir fuerzas se denomina dinamómetro, en la actualidad existen dinamómetro digitales.
3.2 Diagrama de Cuerpo Libre D.C.L.
Hacer un D.C.L. de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan sobre él. Procedemos de la siguiente manera:
- Se aísla el cuerpo de todo sistema.
Laboratorio Virtual de Física I UNI - FIM
- Se representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacia el centro de la tierra (w).
- Si existiese superficies en contacto, se representa la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo (N o R).
- Si hubiesen cables o cuerdas, se representa la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario (T).
- Si existiesen barras comprimidas, se representa a la compresión mediante un vector que está siempre empujando al cuerpo, previo corte imaginario (C).
- Si hubiese rozamiento se representa a la fuerza de roce mediante un vector tangente a las superficies en contacto y oponiéndose al movimiento o posible movimiento.
Leyes de Newton.
Primera Ley de Newton. Principio de inercia Newton en su primera ley explica que un cuerpo en equilibrio seguirá en equilibrio hasta que alguna fuerza intervenga.
“Si un cuerpo está en reposo, permanecerá en reposo; si está en movimiento
seguirá trasladándose en línea recta y a velocidad constante, salvo si
interviene alguna fuerza externa”
Tercera Ley de Newton. Principio de acción y reacción. Newton dijo:
“A toda acción se le opone una reacción de igual
magnitud pero en sentido contrario”
3.3 Primera condición de equilibrio. Diremos que un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación cuando la resultante de las fuerzas que lo afectan es cero.
R F 0
Cuerpo en equilibrio F 2 F (^3)
F 1
F 4
Polígono vectorial cerrado
3.4 Momento o Torque de una fuerza En el equilibrio de los cuerpos cuando estos están sometidos a la acción de fuerzas no concurrentes, surge una nueva magnitud física llamada momento o torque, que tratará de justificar de un modo directo la capacidad que poseen las fuerzas para producir rotación.
Laboratorio Virtual de Física I UNI - FIM
EQUILIBRIO
DE
ROTACIÓN
M 0 0
M 0 F 1^ M 0 F^2 M 0 F^3 M 0 F^4 0
4. PROCEDIMIENTO
4.1 Acción y reacción
Para hacer este experimento se han tirado de los sensores como se muestra en la figura 1, y se grabaron los datos obtenidos.
Figura 4.1. Primer montaje.
Ingrese al programa Pasco Capstone, previamente descargamos los datos Lab3Estatica.txt de la plataforma. Seguidamente entramos a Pasco Capstone y seleccionamos la opción TABLA Y GRAFICO.
Ahora obtenemos los datos de dos sensores de fuerzas, los sensores están configurados para sensar las fuerzas uno en empuje otro en tracción, es decir en sentidos inversos. Importe los datos Lab3estatica.txt Como esta configuración ahora tiene dos ejes Y y un eje X, necesita una configuración diferente.
Después de importar los datos como ahora tiene el eje X (tiempo) el eje Y (fuerza 1) y el eje Y2 (fuerza 2). Para obtener el segundo eje Y, debe hacerle clic al primer icono de la izquierda de la barra sobre la tabla (Insertar columna vacía hacia la izquierda).
Figura 4.2. Insertar columna a la tabla.
Luego ordena la tabla de esta forma
Figura 4.3. Configuración de la tabla.
Ahora tenemos configurado un eje X y dos eje Y
UNI - FIM Laboratorio Virtual de Física I
Para la gráfica en el eje X reconocemos el tiempo, para que se puedan apreciar dos ejes Y, le hacemos clic al icono Agregue un nuevo eje Y al área de grafica activa.
Figura 4.4. Insertar nuevo eje Y al gráfico.
Y aparecerá un nuevo eje Y al lado derecho de la gráfica, ahí reconoceremos a la fuerza 2.
Haga un gráfico de fuerza en función del tiempo. Tendrá un gráfico con dos ejes Y coordenados de fuerza (para cada sensor) que comparten el eje X (tiempo).
Los cuales deben quedar similares a los obtenidos en la figura 4.2, observe que se encuentras los datos de ambos sensores.
Figura 4.5. Resultado del primer montaje.
4.1.1. ¿Cuáles son los máximos y mínimos valores obtenidos? Utilice el ícono estadísticas
4.1.2. ¿A qué se debe la forma tan peculiar de la figura?
4.1.3. Finalmente ¿A qué ley de Newton se ajusta los resultados obtenidos? ¿Por qué?
UNI - FIM Laboratorio Virtual de Física I
4.3. Momento de una fuerza o torque
Se hizo los montajes de los casos mostrados en las figuras 4.4, 4.5 y 4.6. Ver
los valores del 1 yl 2 dados en la tabla 2.
Figura 4.4. Tercer Caso.
Figura 4.5. Cuarto caso.
Figura 4.6 Quinto caso.
Laboratorio Virtual de Física I UNI - FIM
Llene la tabla 2, calculando el porcentaje de error (% error). Para esto asumir
el producto l 1 .F 1 como valor calculado y el producto l F .F como valor medido
TABLA 2
TERCER CASO CUARTO CASO QUINTO CASO
F 1 N 1,0 1,0 1,0 0,5 1,0 1,5 1,0 1,0 1,
l 1 cm 25 12,5 6,5 25 7,5 25 10 12,5 12,
lF cm 25 25 25 25 25 25 25 12,5 6,
F N 1,01 0,52 0,25 0,51 0,31 1,52 0,41 0,13 1,
l 1 .F 1 N.cm
lF .F N.cm
Error M
Podemos tomar a % error como ቚ
ୟ୪୭୰ ୲ୣ୭୰୧ୡ୭ି୴ୟ୪୭୰ ୣ ୶୮ୣ୰୧୫ୣ୬୲ୟ୪
4.3.1. ¿Qué es momento de una fuerza o torque?
4.3.2. ¿Qué es brazo de palanca?
4.3.3. El brazo de palanca l 1 ¿Está en relación inversamente proporcional con la
fuerza F 1? Explique.
4.3.4. Sin cambiar las longitudes de los brazos de palanca ¿a mayor carga F 1 entonces mayor fuerza F? Explique.
4.3.5. ¿Un cuerpo que no gira está en equilibrio?
4.3.6. ¿Se puede hablar de equilibrio sin antes haber elegido un sistema de referencia? Justifique su respuesta
5. BIBLIOGRAFÍA
- Llosa M. “Experimentos de Física con sensores” Libro en prensa
- R. Serway J. Jewett. Física. Tomo I. Séptima edición. Cengage Learning. Mexico. 2009.
- P. Tipler G. Mosca. Física. Tomo I. Quinta edición. Editorial Reverte. España. 2008.
- P Hewitt. Física conceptual. Cuarta edición 2006. Editorial Addison Wesley. Mexico. 2008.
