FISICA II

Practica de Laboratorio Nº 2“Estática y segunda condición de

equilibrio”

INFORMEIntegrantes del grupo:

- FABIANI AYME, Enes- HUANACO GOMEZ, Isai Elmo

PROFESOR:

Gerson Araos Chea

SECCIÓN:

C13-02-B

Fecha de realización: 27 de Marzo

Fecha de entrega: 03de Abril

2014 – 1

INTRODUCCION:

En el segundo laboratorio realizado seguimos viendo la estática, la cual, estudia los cuerpos en estados de equilibrio sometidos a la acción de las fuerzas. Pero, ahora trabajaremos en base a la segunda condición de equilibrio que refiere al “equilibrio de rotación” es decir, un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si el momento resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él, respecto a cualquier punto, es nula.

Por lo tanto, veremos si se cumple la segunda condición de equilibrio, a través, de montajes construidos con los materiales asignados según la guía y evaluar estos resultados.

OBJETIVOS:

1. comprobar experimentalmente la segunda condición de equilibrio,

para fuerzas coplanares no concurrentes.

2. verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos

con los procedimientos teóricos dados en la clase y establecer las

diferencias.

3. Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que

intervienen en un experimento.

FUNDAMENTO TEORICO:

Segunda condición de Equilibrio:

La suma algebraica de las torcas aplicadas a un cuerpo con respecto a un eje

cualquiera perpendicular al plano que los contiene es igual a cero.

Momento de fuerza o torca:

El momento de una fuerza o torca produce una rotación de un cuerpo

alrededor de un punto fijo físicamente llamado eje.

El momento de una fuerza con respecto a un punto cualquiera, (centro de

momento o eje de rotación) es el producto de la fuerza por la distancia

perpendicular del centro de momento a la fuerza (brazo de momento)

Los signos de este pueden ser positivos cuando el movimiento es anti-horario

con respecto a su eje, y negativos cuando es horario con respecto a su eje.

Torque de una Fuerza

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, el cuerpo

tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. La

propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud

física que llamamos torque o momento de la fuerza. Se prefiere usar la

palabra torque y no momento, porque esta última se emplea para referirnos

al momento lineal, momento angular o momento de inercia, que son todas

magnitudes físicas diferentes para las cuales se usa una misma palabra.

Analizaremos cualitativamente el efecto de rotación que una fuerza puede

producir sobre un cuerpo rígido. Consideremos como cuerpo rígido a una

regla fija en un punto O ubicado en un extremo de la regla, sobre el cual

pueda tener una rotación, y describamos el efecto que alguna fuerza de la

misma magnitud actuando en distintos puntos, produce sobre la regla fija en

O, como se muestra en la figura (a).Una fuerza F1 aplicada en el punto a

produce una rotación en sentido antihorario, F2 en b produce una rotación

horaria y con mayor rapidez de rotación que en a, F3 en b pero en dirección

de la línea de acción que pasa por O no produce rotación, F4 inclinada en b

produce rotación horaria con menor rapidez de rotación que F2; F5 y F6

aplicadas perpendicularmente a la regla no producen rotación. Por lo tanto

existe una cantidad que produce la rotación del cuerpo rígido relacionada

con la fuerza, que definimos como el torque de la fuerza.

Se define el torque T de una fuerza F que actúa sobre algún punto del cuerpo

rígido, en una posición r respecto de cualquier origen O, por el que puede

pasar un eje sobre el cual se produce la rotación del cuerpo rígido, al

producto vectorial entre la posición r y la fuerza aplicada F.

MATERIALES Y EQUIPO DE TRABAJO

Computadora personal con programa Data Studio instalado

Interface Power Link

Sensor de fuerza

Pesa de 0.5N (6)

Varillas (3)

Bases soporte

Nuez doble

regla

Calculadora

PROCEDIMIENTO

1. En primer lugar, se ensamblo todas las piezas del primer montaje

(cursor, manecilla, etc.) luego se ingresó al programas Data Studio y

seguidamente se reconoció los sensores de fuerza (dinamómetro)

previamente se insertó a la interface USB Link.

2. Posteriormente, se hizo click en el icono configuración y se seleccionó

tiro positivo a una frecuencia de 50hz. Luego se presionó el icono del

SENSOR DE FUERZA, después se seleccionó numérico y se cambió a 2

cifras de la coma decimal.

3. Finalmente, se realizó el montaje para los 4 casos:

3.1 Montaje de una Fuerza o Torque

3.2 Momento de una fuerza con varias fuerzas aplicadas

3.3 Palanca de un solo brazo

3.4 Reacciones en un pasador

EVALUACION DE RESULTADOS OBTENIDOSTabla 1.1

Distancia a la pesa

(cm)

Masa de Pesa (Kg)

Distancia al sensor

(cm)

Gravedad (m/s2)

Momentum (N.cm)

Momentum Sensor

E% de error (%)

Experimento 1 17 0.1 18 9.81 16.67 17 1.9

Experimento 2 23 0.05 13 9.81 11.52 11.7 1.5

Experimento 3 7.3 0.24 17 9.81 17.18 17 1.04

Experimento 4

D1: 4.5D2: 22.5D3: 36.5

Dregla: 18.5

0.3 34 9.81

M1: 4.41M2: 22.07M3: 35.80Mregla:7.11

MTOTAL:68.38

68.34 1.51

FUERZA (N) DEL SENSOR:

EXPERIMENTO Nº1:

EXPERIMENTO Nº2:

EXPERIMENTO Nº3:

EXPERIMENTO Nº4 :

SIMPLIFICACION DEL SISTEMA PARA LOS EXPERIMENTOS 1,2 Y 3:

Con los datos obtenidos en la tabla, se puede mostrar que se cumple la segunda condición del

equilibrio:

F1 .D1 =F2.D2 F1.D1 + (– F2.D2)=0

En la realidad la suma de estos momentos no es exactamente igual debido a las

condiciones externas que rigen nuestro mundo.

TABLA DE COMPARACION EN NUESTRO SISTEMA DE EQUILIBRIO:

Esta tabla muestra los datos del experimento 1, 2 y 3:

Tabla 1.2

En la tabla 1.2 se puede analizar que la distancia y la fuerza son inversamente proporcionales para

poder cumplir el equilibrio en el sistema.

F1 F2

D1 D2

PESA SENSOR

DISTANCIA (cm) FUERZA (N)

7.30 24.00

17.00 1.00

23.00 0.50

SIMPLIFICACION DE SISTEMA DE EXPERIMENTO Nº4:

ANALIS DEL EXPERIMENTO Nº4:

Con los datos obtenidos del experimento Nº4, demostramos la segunda condición de equilibrio:

F1.D1 + F2.D2 + F3.D3 +PESO.D regla/2.= D4.F4

68.34 = 68.34

En este experimento se incluye el peso de la regla porque la dirección de su peso se opone

a la dirección de la fuerza 4; entonces para que el sistema se encuentre en equilibrio, se

debe sumar el momentum de la regla.

F1 F2 F3

F4

D1D2

D3

D4

Peso

OBSERVACIONES

Se hallaron las siguientes observaciones correspondientes:

Cuando se realiza las medidas se debe procurar mantener

horizontalmente la regla, eso evitara errores considerables.

Experimentalmente no hubo un margen de error alto. Lo cuales,

variaron desde 0 – 2 %.

Errores de paralaje

Se debe calibrar el sensor para evitar errores mayores

No se debe aplicar fuerza al sostener el sensor (no ejercer tensión), eso

evitara errores.

CONCLUSIONES:

Se llegaron a las siguientes conclusiones:

Un cuerpo rígido se encuentra en equilibrio si cumple la primera y

segunda condición de equilibrio.

Donde la suma de fuerzas (fuerza resultante) es igual a cero, puesto

que las fuerzas concurren en un punto (se toma como un sistema)

Donde la suma de torques es igual a cero, puesto que las fuerzas y el

radio están relacionados respecto a un punto de referencia (las fuerzas

no concurren en un punto)

La palanca es una maquina simple que es un dispositivo que nos

proporciona una ventaja mecánica es aplicando una menor fuerza se

puede elevar cuerpos pesados respecto de un punto de apoyo

Un cuerpo que gira a una velocidad angular constante , también se

encuentra en equilibrio.

BIBLIOGRAFIA

http://6afisica.blogspot.com/2011/02/condiciones-de-equilibrio-2da.html

http://equilibriorotacional.blogspot.com/