Instituto Tecnolgico de Santo Domingo(INTEC)rea de Ciencias Bsicas y Ambientales

Laboratorio de Fsica II (CBF-202) Seccin 78Asignatura

Equilibrio de cuerpos rgidos(Fuerzas Paralelas)Prctica

Luciano SbrizProfesor

Jorge Frias 13-0325Estudiante

06 de Agosto de 2014Fecha

Santo Domingo, Distrito Nacional, RD

Practica I

Objetivos

La siguiente prctica se centra en el estudio del equilibrio de un cuerpo rigido bajo la accin de fuerzas paralelas, esto ser posible cumpliendo primero con los siguientes objetivos:

Verificar las condiciones de equilibrio de un cuerpo. Calcular el valor del peso aplicado mediante la representacin grfica de las fuerzas.

Marco terico

En general un cuerpo puede tener tres tipos distintos de movimiento simultneamente. De traslacin a lo largo de una trayectoria, de rotacin mientras se est trasladando, en este caso la rotacin puede ser sobre un eje que pase por el cuerpo, y si a la vez este eje esta girando en torno a un eje vertical, a la rotacin del eje del cuerpo rotante se le llama movimiento de precesin (por ejemplo un trompo), y de vibracin de cada parte del cuerpo mientras se traslada y gira.

Cuerpo rgido. Se define como un cuerpo ideal cuyas partes (partculas que lo forman) tienen posiciones relativas fijas entre s cuando se somete a fuerzas externas, es decir es no deformable. Con esta definicin se elimina la posibilidad de que el objeto tenga movimiento de vibracin. Este modelo de cuerpo rgido es muy til en muchas situaciones en las cuales la deformacin del objeto es despreciable.

El movimiento general de un cuerpo rgido es una combinacin de movimiento de traslacin y de rotacin.

Por definicin una partcula puede tener solo movimiento de traslacin. Si la resultante de las fuerzas que actan sobre una partcula es cero, la partcula est movindose con velocidad constante o est en reposo; en este ltimo caso se dice que est en equilibrio esttico. Pero el movimiento de un cuerpo rgido en general es de traslacin y de rotacin. En este caso, si la resultante tanto de las fuerzas como de los torques que actan sobre el cuerpo rgido es cero, este no tendr aceleracin lineal ni aceleracin angular, y si est en reposo, estar en equilibrio esttico.

Para que un cuerpo rgido este en equilibrio esttico se deben cumplir dos requisitos simultneamente, llamados condiciones de equilibrio. La primera condicin de equilibrio es la Primera Ley de Newton, que garantiza el equilibrio de traslacin. La segunda condicin de equilibrio, corresponde al equilibrio de rotacin, se enuncia de la siguiente forma: la suma vectorial de todos los torques externos que actan sobre un cuerpo rgido alrededor de cualquierorigen es cero.

Materiales utilizados

Regla Mtrica: instrumento utilizado para medir longitudes. La presicin de esta fue de 0.1 cm. Juego de pesas de distintos materiales. Cuerdas Dinammetro: instrumento utilizado para medir fuerzas o para pesar objetos.

Montaje y procedimiento experimental

Parte I: Equilibrio de un cuerpo rgido bajo la accin de fuerzas paralelas.

Se determina la masa de la pesa antes de montar el experimento. Este experimento se realizara suspendiendo la regla a un dinammetro en el punto en que la regla se encuentre en equilibrio, es decir, el dinammetro suspenda su centro de masa.

Se colocaran cuatro masas de diferencia de 5g entre ellas, colocando aleatoriamente en el lado izquierdo las dos de mayor peso, y las menores al derecho. Luego con un porta pesas en el lado derecho ir aadiendo pesas hasta que el sistema alcance equilibrio.

Se comprobara si el sistema est en equilibrio, si cumple las condiciones de equilibrio, es decir, si la sumetoria de fuerzas hacia abajo (Sumatoria de pesos en dinas, de pesas y regla) y fuerzas hacia arriba (marcada en dinammetro) es cero. Del mismo modo, la sumatoria de momentos debe de ser cero.

Parte II: Calcular mediante representacion grafica de fuerzas, el valor del peso aplicado.

Se suspendera la regla en sus dos extremos con dos dinamomentros, de modo tal que esta se encuentre en equilibrio, colocandolos en la posicin 5cm y 95 cm de la regla de 100 cm, respectivamente.

Utilizando una pesa de masa entre 150 g y 200 g, sin variar la masa, moverla a lo largo de la regla, de modo tal que se pueda observar el cambio de fuerzas en los dinamometros. Se anotara los datos obtenidos para cada punto de colocacin de la pesa.

Datos y observaciones

Parte I

Se utiliz una regla de 150g, es decir con un peso de 146,314 dinas.

Parte II

Se utiliz una pesa de 150g en un portapesas de 5g.

Resultados y conclusiones

En la primera parte del experimento podemos observar que la sumatoria de momentos con sentido horario y antihorarios es igual a cero.

Una vez finalizado el experimento pudimos observar tanto mediante calculos en las tablas como por su visualizacin en grficas, que la pendiente para F1d1-F2d2 (momentos de las fuerzas de los dinammetros) en funcin de d3 (punto en el que se colocaba la pesa de 150g), es el Peso Utilizado.En la recta de mayor ajuste se puede observar que el valor de la pendiente es de 151,263 cuyo valor es aproximadamente igual a los 151, 900 que supusimos vala.

Este valor se ha encontrado con una precisin de 99.83% segn la grfica realizada. Si se mueve uno de los dinammetros para que la regla se encuentre en posicin horizontal, la regla alcanzara el equilibrio, y entonces las fuerzas se anularian, esto produce que el valor del peso del cuerpo sea cero.

El hecho de que se ubique en 6 posiciones es para obtener mayor precisin al momento de tabular los datos, colocarlo a la izquierda o a la derecha del centro de masas no altera el experimento si al cambiar de lado se le cambie el signo al valor de d3.

Bibliografa

SEARS, ZEMANSKY, YOUNG, FREEDMAN: '" Fsica Universitaria", Vol. I, Pearson, 1999. SERWAY, JEWET: Fsica para ciencias e ingenieria, Vol. I, Cengage Learning. http://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap6.pdf