Introducción

La física es la ciencia que estudia la Naturaleza en su sentido más amplio. La física es la ciencia básica que estudia el cosmos, es decir, el todo desde el punto de vista científico. Aunque, aparentemente, la física consiste en buscar o encontrar una mate matización de la realidad observable, no es así. Lo que ocurre es que la matemática es el idioma en que se puede expresar con mayor precisión

lo que se dice en física. 

En esta caso introducimos un breve resumen de lo realizado en la practica 2 de nuestro laboratorio de física II, la cual está basada en el trabajo en el plano inclinado . Aquí conoceremos métodos precisos de cómo medir la el trabajo utilizando distintas formulas como W= f.d y otros más.

TRABAJO EN EL PLANO INCLINADO

OBJETIVOS: Demostrar el trabajo para llevar un cuerpo a una altura dada, por un plano inclinado, es independiente de la inclinación del plano. si se desprecia la fricción.

MATERIALES:

Balanza Dinamómetro Transportador Regla milimétrica Carrito Carril Soporte Calzo Mesa de laboratorio.

TEORIA:

Una superficie plana que forma un Angulo con la horizontal, es un plano inclinado, como se indica en la figura.

Si una fuerza f desplaza un cuerpo, actuando en la dirección del desplazamiento decimos que f realizo un trabajo (w). el cálculo de este trabajo se determina a partir de la expresión W= F. d cosa, donde a es el Angulo formado por f y d.

El Plano Inclinado

El plano inclinado es una de las denominadas "máquinas simples" de las que se derivan máquinas mucho más complejas. Empujando un objeto sobre una superficie inclinada hacia arriba, uno puede mover el objeto hasta una altura h con una fuerza menor que elpeso del objeto. Si no hubiera fricción, entonces la ventaja mecánica puede determinarse exactamente estableciendo el trabajo de entrada (empujar el objeto hacia arriba del plano inclinado) igual al trabajo de salida (elevar un objeto a una altura h).

La fuerza de resistencia es Fr =mg. Para superar la fuerza de resistencia y elevar el objeto a una altura h, realizamos un trabajo sobre el objeto. O lo que es lo mismo, le proporcionamos la energía potencial gravitacional mgh. En el caso ideal sin fricción, ejerciendo Fe para empujar el objeto arriba del plano inclinado, hacemos el mismo trabajo. De modo que igualando los trabajos FeL = Frh,

llegamos a la ventaja de la máquina ideal Fr/Fe = L/h mostrada en la ilustración.

Otra forma para el plano inclinado es justo calcular la cantidad de fuerza Feque se requiere para empujar hacia arriba el objeto por un plano inclinado sin fricción. Si las fuerzas se resuelven como en el problema del plano inclinado, estándar, encuentras que la fuerza requerida es Fe=mgsinθ = mgh/L = Fr (h/L) .

El plano inclinado, Es una máquina simple que consiste en una superficie plana que forma un ángulo agudo con el suelo y se utiliza para elevar cuerpos a cierta altura.

Tiene la ventaja de necesitarse una fuerza menor que la que se emplea si levantamos dicho cuerpo verticalmente, aunque a costa de aumentar la distancia recorrida y vencer la fuerza de rozamiento.

Las leyes que rigen el comportamiento de los cuerpos en un plano inclinado fueron enunciadas por primera vez por el matemático Simon Stevin, en la segunda mitad del siglo XVI.

Para analizar las fuerzas existentes sobre un cuerpo situado sobre un plano inclinado, hay que tener en cuenta la existencia de varios orígenes en las mismas.

En primer lugar se debe considerar la existencia de una fuerza de gravedad, también conocida como peso, que es consecuencia de la masa (M) que posee el cuerpo apoyado en el plano inclinado y tiene una magnitud de M.g con una dirección vertical y representada en la figura por la letra G.

Existe además una fuerza normal (N), también conocida como la fuerza de reacción ejercida sobre el cuerpo por el plano como consecuencia de la tercera ley de Newton, se encuentra en una dirección perpendicular al plano y tiene una magnitud igual a la fuerza ejercida por el plano sobre el cuerpo. En la figura aparece representada por N y tiene la misma magnitud que F2= M.g.cosα y sentido opuesto a la misma.

Existe finalmente una fuerza de rozamiento, también conocida como fuerza de fricción (FR), que siempre se opone al sentido del movimiento del cuerpo respecto a la superficie, su magnitud depende tanto del peso como de las características superficiales del plano inclinado y la superficie en contacto del cuerpo que proporcionan un coeficiente de rozamiento. Esta fuerza debe tener un valor igual a F1=M.g.senα para que el cuerpo se mantenga en equilibrio. En el caso en que F1 fuese mayor que la fuerza de rozamiento el cuerpo se deslizaría hacia abajo por el plano inclinado. Por tanto para subir el cuerpo se debe realizar una fuerza con una magnitud que iguale o supere la suma de F1 + FR.

PROCEDIMIENTO, RESULTADO Y ANÁLISIS

a) Forme el plano inclinado como se indica en la figura b) Señale el punto de partida y de llegada, a cuya

diferencia de altura llamaremos h.c) Enganche el dinamómetro a la anilla del carrito.d) Arrastre el carro desde la posición A hasta la posición

B. repita el procedimiento y anote sus resultados en la tabla A.

e) Repita el proceso anterior variando la inclinación del plano, pero permaneciendo constante la altura. anote su resultado en la tabla B

TABLA DE RESULTADOS A TABLA DE RESULTADOS B

F (N)

d (m) ꌡ (°) h (m)

0.22n

0.95m 20° 0.32m

0.24n

0.95m 20° 0.32m

0.22n

0.95m 20° 0.32m

PREGUNTAS Y PROBLEMAS.

F (N) d (m) ꌡ (°) h (m)

0.34n

0.61m

30° 0.34m

0.32n

0.61m

30° 0.34m

0.34n

0.61m

30° 0.34m

1) Determinar el trabajo realizado en cada procedimiento, en base a los datos obtenidos.

W= F* d * cos ꌡ

Tabla A

0.34n*0.61m cos 30º 0.1796 n/m

0.32n*0.61m cos 30º 0.1690 n/m

0.34n*0.61m cos 30º 0.1796 n/m

Tabla B

0.22n*0.95m cos 20º 0.1964 n/m

0.24n*0.95m cos 20º 0.2142 n/m

0.22n*0.95m cos 20º 0.1964 n/m

2) ¿Que puedes concluir de 1?

Que es una manera muy precisa de buscar el trabajo realizado sin pérdida de datos, es decir que utilizando una manera indirecta de medir el trabajo lo hacemos con una excelente precisión.

3) ¿ Cual será el trabajo realizado si el cuerpo se llevara desde la superficie hasta la posición B verticalmente?

Tabla A

0.34n*0.61m cos 90º 00.32n*0.61m cos 90º 00.34n*0.61m cos 90º 0

4) Compare las respuestas 1 y 3 ¿cuál es tu conclusión ?

Es maravilloso ver los resultados tan distintos con problemas tan semejantes, al utilizar el cos de 90º el trabajo es igual a cero.

5) Compare el valor de la fuerza marcada por el dinamómetro en A con el cálculo de mg sen ꌡ. ¿Qué concluyes?

Ya sabiendo que la masa es igual a 50gr y que El peso de un objeto es igual a la masa del objeto multiplicada por la aceleración de la gravedad.

Ten en cuenta que la aceleración gravitacional sobre la superficie de la Tierra es una constante: g = 9,8 m/s2

Dinamómetro Mg sen ꌡ0.34n a 30º (50gr) sen 30º(0.5) = 250.32n a 30º (50gr) sen 20º(0.342)

=17.10 los resultado son distintos!

6) Calcula de mg sen ꌡ. d, compare este resultado con el obtenido en 1 (tabla de datos A) ¿Qué concluyes?

0.34n a 30º (50gr) sen 30º(0.5) = 25*0.34 =8.5

0.32n a 30º (50gr) sen 20º(0.342) = 17.10*0.34=5.814

0.34n a 30º (50gr) sen 30º(0.5) = 25*0.34 =8.5

Conclusiónlo expuesto en este trabajo fueron los resultados de distintas pruebas realizadas de trabajo en plano inclinado. en este proceso utilizamos distintas forma de medición un búsqueda de W tanto directas como indirecta.

Utilizamos materiales como : balanza, dinamómetro y otros mas, los cuales nos permitieron medir el trabajo de una forma directa, así obteniendo resultado con algunas variaciones y un poco inexactos, luego utilizamos formulas para comprobar las actividades realizadas de forma directa. Además construimos tablas de valores utilizando los datos proporcionados por la practica en el laboratorio.