ESTÁTICA PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO

1. OBJETIVOS

Determinar las magnitudes para demostrar las condiciones de equilibrio. Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio, para fuerzas

coplanares y concurrentes. Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los

procedimientos teóricos dados en clase y establecer las diferencias. Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que interviene en un

experimento.

2. MATERIALES

- Computadora personal con programa Data Studio instalado…………………

- Interfase Power link………………………………………………………………………………………….……

- sensor de fuerza (2)………………………………………………………………………………………………

- Pesas de 50/10gr………………………………………………………………………………………..…………

- Polipasto………………………………………………………………………………………………….…………

- Varillas……………………………………………………………………………………………………………

- Bases soporte ………………………………………………………………………………………………

- Nuez doble………………………………………………………………………………………….............

- Cuerda…………………………………………………………………………………………………………….

- Transportador……………………………………………………………………………………………..……..

-

3. FUNDAMENTO TEÓRICO

3.1. PRIMERA LEY DE NEWTON (Principio de inercia)

1 | P á g i n a

Verificación del dinamómetro. Ensamble todas las piezas como se ve en la figura 1.

Figura Nº 1. Montaje para la verificación del dinamómetro.

Ingrese al programa Data Studio, al ingresar al sistema lo recibirá la ventana de bienvenida siguiente.

Figura Nº 2. Ventana de bienvenida del Data Studio

Haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá los dinamómetros previamente instalados a la interfase Power link.

Haga clic en el icono configurar y seleccione tiro positivo a una frecuencia de 50 HZ. Luego presione le icono del sensor de fuerza 1 luego seleccione numérico y cambie a 3 cifras después del a coma decimal sobre cada uno de los dinamómetros. Usted vera aparecer una ventana como la siguiente:

2 | P á g i n a

Figura Nº 3. Ventana de medidor digital.

Al hacerle doble clic sobre el icono del sensor de fuerza y seleccionar el icono numérico usted podrá agregar la cantidad de cifras después del punto decimal. Trabaje con 3 cifras. Según información proporcionada por el fabricante la mínima lectura que proporciona por el fabricante la mínima lectura que proporciona el equipo es de 0.03 N y la máxima 50 N. una vez colocado de esta manera y sin ninguna fuerza adicional apriete el botón zero colocado sobre el mismo sensor.

Ahora determine el peso de una pesa, luego de dos, tres, y cuatro pesas respectivamente. Anotando las lecturas en la tabla 1.

Cant. Pesas 1 2 3 4 5Peso (g) 50 100 150 200 250Peso (N) 0.485 0.998 1.456 1.942 2.454Lecturas P ∆P

Tabla Nº 1. Valores obtenidos con el sensor interfase.

Observaciones: Podemos tomar a ∆P cuando el error instrumental del equipo que es la minima lectura que efectue entre 2. Según información proporcionada por el fabricante laminita lectura del sensor de fuerza es de 0,03 N.

Valores obtenidos por el Data studio

3.1.1. Con sus palabras defina el concepto de fuerza.

Toda interacción existente entre dos o más cuerpos, causa capaz de ejercer deformación o el movimiento en los cuerpos (variación de velocidad)

3.1.2 ¿Como hizo para representar una fuerza?

Tomamos el peso de la masa y luego la multiplicamos por el valor de la gravedad

3.1.3 ¿Es la fuerza un vector? ¿Por qué? Dar ejemplo de otras magnitudes físicas vectoriales.

Si,

3 | P á g i n a

3.2. TERCERA LEY DE NEWTON (Acción y reacción)

Para el desarrollo de esta experiencia tendrá que realizar la configuración, seleccione la opción tiro positivo que tiene para el sensor de fuerza 1 y la opción de empuje positivo para el sensor de fuerza 2, ambos a 50 Hz. El numero de dígitos después de la como decimal deberá de ser de 3, para observar las aproximaciones.

Arrastre el icono grafico digital sobre el sensor de fuerza 1. Usted verá aparecer la ventana de un grafico de fuerza con función del tiempo. Luego arrastre el icono grafico 1 sobre el sensor de fuerza 2. Así quedara un grafico con dos ejes Y coordenadas de fuerza que comparten el eje X (tiempo).

Seguidamente mientras usted tira de los dinamómetros, grave los datos obtenidos. Los cuales deben quedar similares a los obtenidos en la figura x, observe que se encuentren los datos de ambos dinamómetros.

Figura Nº 4. Segundo montaje.

Los cuales deben d quedar similares a los obtenidos en la figura 5, obsérvese que se observa los datos de ambos dinamómetros.

Figura Nº 5. Resultado del segundo montaje.

3.2.1 ¿Cuáles de los máximos y mínimos valores obtenidos? Utilice el icono de estadísticas.

3.2.2 ¿A qué se debe la forma tan peculiar de la figura? Haga otra grabación para observar si conserva el contorno cerrado.

4 | P á g i n a

3.2.3 Finalmente ¿A qué ley de Newton se ajusta los resultados obtenidos? ¿Por qué?

Figura Nº 6. Comprobación de III ley de Newton

3.3. PARALELOGRAMO DE FUERZAS CONCURRENTES

Ensamble las piezas como se muestra en la figura x, de tal manera obtenga F1 = 0.8N y F2 = 0.8N, de las señales digitales de los dinamómetros.

Figura Nº 7. Tercer montaje

Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor de las diagonales FR. Anote los valores medidos en la tabla 2.

F1(N) 0.9N 1.2N 1.0NF2(N) 0.9N 1.2N 0.5NFR(N) 1.707N 2.124N 1.476NP(N) 1.47N 1.47N 1.47Nα1(°) 37° 55.05° 48.5°α 2(°)

37° 55.05° 22.0°

P(g) 150g 150g 150g

5 | P á g i n a

Tabla Nº 2. De obtencion de angulos

Ensamble las piezas tal como se muestra en la figura x, de tal manera que α1 = α 2 = 20°

Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor de las diagonales. Anote los valores medidos en la tabla 3.

α1(°)

10° 20° 40°

α 2(°)

10° 20° 40°

F1(N) 0.712N 0.769N 0.969NF2(N) 0.728N 0.755N 0.971NFR(N) 1.435N 1.501N 1.823NP(N) 1.47N 1.47N 1.47NP(g) 150g 150g 150g

Tabla Nº 3. De obtencion de fuerzas

3.3.1. Compara la fuerza resultante con la fuerzas originadas por las pesas P. ¿Qué puede concluir?

Que mientras el angulo se incrementa el margen de error se tambien se incrementa pues se aleja del eje sobre el cual acuta la gravedad

3.3.2. Una persona desde su casa camina 14 cuadras hacia el Norte y luego camina otras 18 hacia el Este. Entonces en el regreso más corto ¿camina 32 cuadras? Justifique sus respuestas usando vectores.

6 | P á g i n a

3.3.3. ¿Es el peso una fuerza? Explique

Si por que es capas de modificar el estado original de un determinado cuerpo

3.3.4. ¿Qué significa equilibrio?

Que el cuerpo esta en reposo o que tiene velocidad constante para que las fuerzas en el eje (y) y eje (x) sea igual a cero hasta que una fuerza externa intervenga entonces ya no estaria en equilibrio

Cuando un cuerpo carece de todo tipo de aceleración (a = 0)

3.3.5. Significa entonces que un cuerpo en equilibrio esta necesariamente en reposo.

No porque un cuerpo tambien en equilibrio puede tener velocidad consatante

4.4. AMPLIACION

Con el empleo de un conjunto de poleas (polipasto) podemos reducir la intensidad de la fuerza, según se muestra en la figura 8, determinemos el valor de esta fuerza y el porcentaje del peso reducido.

Figura Nº 8. Cuarto montaje/polipastos.

Emplee el sensor de la fuerza lo mas vertical posible y completa la tabla 4

Peso Fuerza % reducido100gr. 0.98N 100%100gr. 0.49N 50%

Tabla Nº 4. Reduccion de la fuerza

7 | P á g i n a

4.4.1. ¿Por qué es importante usar un polipasto?

Es muy importante si lo que queremos es dividir y de esa manera el esfuerso realizado sea minimo

4.4.2. ¿De qué depende la reducción de la fuerza?

Depende del numero de tenciones en que sea divido que son las cuerdas como tambien del angulo que se les aplica

4.4.3. ¿Qué aplicación tendría estos dispositivos en la vida real?

Ideales para elevación de mercancía, como elemento de transmisión para cambiar la dirección y mover un peso xe.

OBSERVACIONES

Tendrá que presionar el botón ZERO para cada prueba Se comprobó la primera y segunda ley de equilibrio que teóricamente se pudo

aprender y en la práctica si no se toman datos exactos ni precisos no se puede obtener datos exactos

La sumatoria de momentos en ambos brazos debería ser cero pero influye mucho en la toma de datos la gravedad en el lugar donde se encuentra al momento de tomar los datos experimentales

CONCLUSIONES

Después de haber estudiado y analizado diferentes ejemplos reales de equilibrio, podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y 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

BIBLIOGRAFIA:

http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.html

Libro Serway de estática

8 | P á g i n a

Con sus palabras defina fuerza

Existen muchos tipos de fuerza, las cuales se definen de acuerdo a ello precisamente (centrípeta, gravitatoria, nuclear, iónica…), generalmente una fuerza es la interacción entre dos cuerpos; en física, la fuerza es una magnitud que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es toda causa agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales

¿Cómo hizo para representar una fuerza?

La fuerza es una magnitud vectorial, al igual que la velocidad o la aceleración. Se representa por un vector F →, que se caracteriza por cuatro datos:

El módulo o intensidad es una medida cuantitativa de la fuerza. Si la intensidad es un número grande, la fuerza es grande; si, por el contrario, es un número pequeño, la fuerza es pequeña. La unidad en la que se mide la intensidad de una fuerza en el SI es el newton (N).

La dirección es la recta sobre la que se aplica la fuerza. El sentido indica hacia dónde se aplica la fuerza. En una misma dirección existen dos

sentidos posibles. El punto de aplicación es el punto del espacio en que se aplica la fuerza. Esto es importante,

pues los efectos que producen las fuerzas dependen en muchos casos del punto de aplicación.

¿Es la fuerza un vector?, ¿Por qué? Dar ejemplos de otras magnitudes físicas vectoriales.

Si es un vector, porque las magnitudes que quedan caracterizadas por una cantidad (intensidad o módulo), una dirección y un sentido se representan con vectores. En un espacio euclidiano, de no más de tres dimensiones, un vector se representa mediante un segmento orientado. Ejemplos de estas magnitudes son: la velocidad, la aceleración, la fuerza, el campo eléctrico, intensidad luminosa, etc.

¿Cuáles son los máximos y mínimos valores obtenidos?

9 | P á g i n a

¿A qué se debe la forma tan peculiar de la figura? haga otra grabación para observar si conserva el contorno cerrado.

Se debe a que estaban conectados 2 sensores de fuerza; uno en sentido de tiro (jalar) positivo y otro en sentido de empuje positivo esto genera esta figura tan peculiar, y se conserva este contorno cerrado siempre que la configuración de tiro sea opuesta o se darán en el mismo sentido.

10 | P á g i n a