INFORME DE PRACTICA DE LABORATORIO

MEDICIÓN DE LAS FUERZAS DE APOYO

INTRODUCCIÓN

Para la medición de las fuerzas de apoyo, los apoyos articulados se han

equipado con dinamómetros. En este experimento se determinan las fuerzas de

apoyo para una barra en función del punto de aplicación de la carga x. Las

fuerzas de apoyo A y B se pueden determinar a partir del equilibrio de momentos.

Equilibrio de momentos en el apoyo B

Fuerzas de apoyo A

Equilibrio de momentos en el apoyo A

Fuerza de apoyo B

En resistencia de materiales los cuerpos tienen un comportamiento por acción

de fuerzas como la tensión y compresión que se puede estudiar teniendo en

cuenta el punto de vista estático que se va a analizar estas fuerzas. A

continuación se va a realizar una práctica donde se va a determinar el equilibrio

de momentos (es el producto de la fuerza por una distancia), sobre una viga de

acero sometida a la fuerza de unas pesas en cada uno de sus apoyos.

Por último se determina en que influye la acción de las fuerzas sobre el material

que es sometido a un momento y a una variación de las fuerzas en su extensión,

que permite saber cuánto se deforma la viga sujeta a estudio.

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERAL

Determinar la deformación en una viga de eje recto.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Utilizar las fórmulas de momento para calcular las reacciones que ocurren

en A y B.

Comparar los resultados teóricos y experimentales usando la estática.

Graficar las variaciones de fuerza vs distancia.

EQUIPO

Barra de acero de 6x20x1000 mm (4)

Corredera para pesas

Suspensor para pesas

3 pesas de 5N,1 pesa de 2,5 N

2 apoyos articulados (2) con dinamómetro

PROCEDIMIENTO

1) Fijar los apoyos articulados (2) en distancia de 900mm.

2) Desplazar la corredera (6) para el suspensor de pesas sobre la barra (4) y

colocar la barra sobre el apoyo.

3) Aflojar el tornillo de fijación (1) del apoyo (2). Ajustar la altura del apoyo con

el botón giratorio (3) hasta que la barra montada (4), se encuentre en

posición horizontal. Volver a ajustar. el apoyo con el tornillo de fijación (1)

4) Girar la escalar del dinamómetro (7) para ajustarla a cero.

5) Enganchar la pesa (5) y cargar la barra.

6) Leer las fuerzas de apoyo en los dinamómetros (7) y anotarlas en una tabla

como sigue, teniendo en cuenta de una sola mitad, porque es simétrica.

Siguiendo el procedimiento anterior obtuvimos los siguientes datos:

Fuerzas de apoyo medidas con una carga de F = 20 N (valores sólo de una mitad, la otra mitad es simétrica)

Distancia del apoyo en

mm

Fuerza del apoyo A

(N)

Fuerza del apoyo B (N)

100 19 2

200 16 4

300 14 7

400 11 9

450 10 10

Datos de medición.

La longitud de la barra es de 90 cm

Intervalos de medida seleccionadas cada 10 cm

Carga utilizada 20 N.

CÁLCULOS.

SUMATORIA DE MOMENTOS EN A

∑ 𝑀𝐴 = 𝐹𝑏(0.9𝑚) − 20𝑁(0.1𝑚) = 0

𝐹𝑏 = 2.22𝑁

∑ 𝑀𝐴 = 𝐹𝑏(0.9𝑚) − 20𝑁(0.2𝑚) = 0

𝐹𝑏 = 4.44 𝑁

∑ 𝑀𝐴 = 𝐹𝑏(0.9𝑚) − 20𝑁(0.3𝑚) = 0

𝐹𝑏 = 6.67𝑁

∑ 𝑀𝐴 = 𝐹𝑏(0.9𝑚) − 20𝑁(0.4𝑚) = 0

𝐹𝑏 = 8.88 𝑁

∑ 𝑀𝐴 = 𝐹𝑏(0.9𝑚) − 20𝑁(0.45𝑚) = 0

𝐹𝑏 = 10 𝑁

Sumatoria de Momentos en B

∑ 𝑀𝐵 = 𝐹𝑎(0.9𝑚) − 20𝑁(0.8𝑚) = 0

𝐹𝑎 = 17.77𝑁

∑ 𝑀𝐵 = 𝐹𝑎(0.9𝑚) − 20𝑁(0.7𝑚) = 0

𝐹𝑎 = 15.56𝑁

∑ 𝑀𝐵 = 𝐹𝑎(0.9𝑚) − 20𝑁(0.6𝑚) = 0

𝐹𝑎 = 13.33𝑁

∑ 𝑀𝐵 = 𝐹𝑎(0.9𝑚) − 20𝑁(0.5𝑚) = 0

𝐹𝑎 = 11.11𝑁

∑ 𝑀𝐵 = 𝐹𝑎(0.9𝑚) − 20𝑁(0.45𝑚) = 0

𝐹𝑎 = 10𝑁

CALCULO DE ERROR

%𝐄𝐑𝐑𝐎𝐑 =𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐

𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐∗ 𝟏𝟎𝟎

Calculo del error en A

longitud de la

carga

Valor medido en

A

Valor obtenido

en A

100 19 17.77

200 16 15.56

300 14 13.33

400 11 11.11

450 10 10

%𝐸100 =19 − 17.77

17.77𝑥 100 = 6.92%

%𝐸200 =16 − 15.56

15.56𝑥 100 = 2.82%

%𝐸300 =14 − 13.33

13.33𝑥 100 = 5%

%𝐸400 =11 − 11.11

11.11𝑥 100 = 0.99%

%𝐸450 =10 − 10

10𝑥 100 = 0%

Calculo del error en B

%𝐄𝐑𝐑𝐎𝐑 = 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐 − 𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒎𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐

𝒗𝒂𝒍𝒐𝒓 𝒕𝒆𝒐𝒓𝒊𝒄𝒐∗ 𝟏𝟎𝟎

I

longitud de la

carga

Valor medido en

B

Valor obtenido

en B

10 2 2.22

20 4 4.44

30 7 6.67

40 9 8.88

45 10 10

%𝐸10 =2 − 2.22

2.22𝑥 100 = 9.90%

%𝐸20 =4 − 4.44

4.44𝑥 100 = 9.90%

%𝐸30 =7 − 6.67

6.67𝑥 100 = 4.9%

%𝐸40 =9 − 8.88

8.88𝑥 100 = 1.35%

%𝐸45 =10 − 10

10𝑥 100 = 0%

ANALISIS DE RESULTADOS.

Analizando los procesos ejecutados en el laboratorio, pudimos observar varios

acontecimientos que lograron enriquecer el proceso de aprendizaje. Estas fueron

algunas de las observaciones realizadas:

Al comenzar a ejecutar el experimento y a lo largo de este, observamos

la variación en los dinamómetros debido al cambio de posición de la

carga, demostrando así los cambios que se pueden presentar a lo largos

de una superficie al aplicarle una o varias fuerzas.

Observando los datos experimentales obtenidos en el laboratorio y

comparándolo con los resultados de los descensos obtenidos

teóricamente analizamos que los errores son altos teniendo como máximo

un error de 8.3%, concluyendo que estos errores pudieron ser provocados

por Error humano o por Descuido al hacer las medidas, haciéndolas de

forma inadecuada esto se debe que algunas mediciones son difíciles de

precisar más allá de los problemas conectados con la calibración del

dinamómetro o Influencias ajenas al experimento como la interferencia del

movimiento de la mesa.

OBSERVACIONES

Observando los datos experimentales obtenidos en el laboratorio

observamos que algunas mediciones son difíciles de precisar más allá de

los problemas conectados con la localización de marcas sobre las

escalas.

Calibrar el dinamómetro.

Error humano: Descuido al hacer las medidas, forma inadecuada de

hacerlas por ejemplo, medir usando un metro siendo una fuente de

incertidumbre y también el tiempo que toma la persona en realizar la

medición.

Influencias ajenas al experimento: Interferencias como el movimiento de

la mesa.

Colocar de manera correcta los tornillos de fijación a la barra y medir

correctamente la distancia a las que son colocados.

Los apoyos articulados deben estar nivelados correctamente.

Limitaciones de los aparatos: Pueden ser debidas a estar estropeados,

mal calibrados o tener poca precisión.

CONCLUSIONES

Con las observaciones realizadas, determinamos las fuerzas de apoyo para la

barra en función del punto de aplicación de la carga x, localizando los diferentes

márgenes de error que influenciaron en la toma de datos de esta experiencia. El

análisis que tiene la deformación en la viga tiene como propósito obtener que

nuevas condiciones que presenta la barra, al aplicar cargas de parte de las pesas

a lo largo de la viga a una distancia determinada y ajustar el dinamómetro para

saber cuánto mide la fuerza.

Las mediciones no están completamente libres de error a pesar de todas las

precauciones que se tomaron, lo cual representa que la incertidumbre

inevitablemente se presenta en cualquier medición. Prácticamente lo mejor que

se puede hacer es asegurarse de que el error sea tan pequeño como sea posible

y tener una estimación de su tamaño, se debe entender error en el sentido de la

incertidumbre.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Resistencia de materiales S.P Timoshenko, Editorial Espasa-Calpe-

Madrid 1980.

Universidad de Chile, facultad de arquitectura y urbanismo Folio Est 02-

01.