FUERZAS CONCURRENTES

Concurrent forces

10/10/2011

ResumenEste informe tiene como principal finalidad brindar un anlisis referente a los fenmenos presentes en un sistema de fuerzas concurrentes en equilibrio, se implementan principios y tcnicas tanto fsicas como algebraicas para determinar las componentes y ngulos formados en distintos sistema de fuerzas concurrentes. En esta experiencia se realizaron montajes con diversos pesos en donde se determin, por medio de un dinammetro, las fuerzas ejercidas y los ngulos resultantes, para as dar por sentado algunas afirmaciones tericas con respecto a los sistemas de fuerzas concurrentes en equilibrio.

Palabras claves: Sistema en equilibrio, Dinammetro, Fuerzas.

AbstractThis reporthas the main purpose bringan analysisconcerningthe phenomenapresent in a systemof concurrent forcesin equilibrium; principles and techniquesare implementedas physical andalgebraic components anddetermine theangles formed atdifferentsystem of concurrent forces.In this experimentwere conductedwith different weightsinassemblieswhere it was determinedwitha dynamometer, the forces exerted and find the angles, soassumesometheoretical claimsregardingconcurrentforce systemsin equilibrium. Keywords: System at equilibrium,Dynamometer, Forces.

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1. Introduccin Muchas cantidades fsicas, quedan completamente determinadas por su magnitud expresada en alguna cantidad conveniente. Dichas cantidades se llaman escalares, como por ejemplo: tiempo, longitud, temperatura, masa, etc. Otras magnitudes fsicas requieren para su completa determinacin que se especifique tanto su direccin como su magnitud. Dichas cantidades las llamamos vectoriales. Ejemplo: Velocidad, fuerza, aceleracin, desplazamiento, etc.A la accin de tirar o empujar un cuerpo se le llama fuerza. La eficacia de esta depende de la direccin en que acta, por lo cual se debe hablar de los componentes de fuerza, para describir la eficacia de la fuerza en otra direccin diferente a la de la fuerza misma. Para cualquier fuerza, en esta experiencia, fuerzas en dos dimensiones las componentes se van a denominar Fx y Fy, la componente de la fuerza en X y la componente de la fuerza en Y. Se tiene en cuenta el ngulo, con respecto a algn eje (X o Y), que nos ayudara a hallar las componentes de dicha fuerza.Cuando se aplican dos o ms fuerzas sobre un mismo cuerpo. Si se suman estas fuerzas se obtendr una Fuerza Resultante o Neta, si el resultado es igual a cero entonces tenemos un Sistema Equilibrado. Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en comn para todas las rectas de accin de las fuerzas componentes. La resultante es el elemento ms simple al cual puede reducirse un sistema de fuerzas. Como simplificacin se hallara una fuerza que reemplaza a un sistema de fuerzas. Se trata de un problema de equivalencia por composicin, ya que los dos sistemas (las fuerzas componentes por un lado, y la fuerza resultante, por el otro) producen el mismo efecto sobre un cuerpo.En la experiencia a realizar se utilizar la fuerza de gravedad, comnmente denominada peso para determinar la resultante de un sistema de fuerzas concurrentes empleando unos dinammetros colocados en un tablero vertical, y para calcular las fuerzas se hace uso de los mtodos de adicin de vectores, como lo son el mtodo de la ley de los cosenos y el mtodo de la descomposicin de fuerzas en sus componentes rectangulares.2. Fundamentos Tericos El adecuado uso de los instrumentos de medicin en el laboratorio es de gran importancia ya que permite unos mejores resultados y obtener conclusiones ms acertadas. Para la realizacin de esta prctica se hizo necesario el uso de dinammetros. Se denominadinammetroa un instrumento utilizado para medirfuerzaso para pesar objetos. El dinammetro tradicional, inventado porIsaac Newton, basa su funcionamiento en la elongacin de unresorteque sigue laley de Hookeen el rango de medicin. Existen dinammetros diseados para diversas aplicaciones. Una de ellas es la de pesar, es decir, para medir elpesode algo y por equivalencia determinar sumasa. Esto conlleva a la necesidad decalibracinel instrumento cada vez que se cambia de ubicacin, especialmente en medidas de precisin, debido a la variacin de la relacin entre la masa y el peso, que es laaceleracin de la gravedady depende del emplazamiento.3. Desarrollo experimentalPrimeramente se coloc estratgicamente, en un tablero vertical, dos dinammetros estratgicamente colocados. Con una argolla unimos los dos dinammetros, y en sta colocamos diferentes pesas. Obtenemos unas fuerzas y sus respectivos ngulos. Luego utilizamos las mismas pesas pero con fuerzas y ngulos diferentes (moviendo los dinammetros) para hallar fuerzas equivalentes a las anteriormente halladas, y as comprobar la ley de las fuerzas concurrentes.

4. Clculos y anlisis de resultados

Aqu se describen los datos tomados en el laboratorio en la prctica de fuerzas concurrentes:

Con la primera pesa (en equilibrio)F1 = 0.9 N ngulo1 = 12F2 = 0.57 N angulo2 = 22

Con esto y utilizando la ley del coseno hallo la resultante:

De la misma manera se procede en cada caso:Con la segundaF1 = 2.37 N ngulo1 = 15F2 = 1.65 N angulo2 = 20

Tercera pesaF1 = 2.48 N ngulo1 = 15F2 = 1.84 N angulo2 = 25

Cuarta pesaF1 = 3 N ngulo1 = 18F2 = 2.4 N angulo2 = 29

A partir de esto hallo el promedio de las fuerzas: la desviacin estndar:

La incertidumbre: , y el porcentaje de error:

Variando el nguloCon la primera pesa (en equilibrio)F1 = 0.39 N ngulo1 = 35F2 = 0.2 N angulo2 = 40

Con la segundaF1 = 1 N ngulo1 = 25F2 = 0.8 N angulo2 = 42

Con la terceraF1 = 2 N ngulo1 = 18F2 = 1.58 N angulo2 = 31

Con la cuartaF1 = 2.5 N ngulo1 = 20F2 = 2 N angulo2 = 33

Al variar el ngulo en la obtencin de los datos hallo el respectivo promedio de fuerzas, la desviacin estndar, la incertidumbre y el porcentaje de error:

5. Conclusiones Podemos concluir que la fuerza resultante es igual a cero, en relacin a la suma vectorial de las fuerzas ejercidas por las masas, es decir se mantuvo el equilibrio para determinar los diferentes ngulos de la mesa de fuerzas.

Pudimos gracias a la prctica determinar y verificar el concepto y aplicacin de las fuerzas concurrentes de los conceptos dados inicialmente en donde se expresa como dos o ms fuerzas aplicadas sobre un mismo objeto. Si el resultado de todas ellas es cero, el sistema est equilibrado y no le afectar la presencia de otras fuerzas.

Se ha probado que la resultante de dos fuerzas concurrentes es igual en mdulo y direccin, ms no en sentido de la fuerza que puede equilibrar el sistema.

Referencias[1] Tippens, P. Fisica 1, Tippens. 3 Edicion. Mexico: Editorial McGraw-Hill, Inc., 1994, p.p 24 28.[2] Enciclopedia Tematica Discovery, Tomo 1. 1 Edicin. Colombia: Editorial Cultura Internacional, 2003 2004, p. 14[3]http://www.arquimaster.com.ar/articulos/articulo31.htm