PRÁCTICA 1 MOVIMIENTO RECTILÍNEO ...dcb.fi-c.unam.mx/CoordinacionesAcademicas/...6.1 Con los datos...

Manual de prácticas del Laboratorio de Mecánica

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05 de agosto de 2011

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Laboratorio de Mecánica Experimental La impresión de este documento es una copia no controlada

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PRÁCTICA 1

MOVIMIENTO RECTILÍNEO

UNIFORMEMENTE ACELERADO


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OBJETIVOS

Determinar la magnitud de la aceleración de un cuerpo que se desplaza de manera rectilínea

sobre un plano inclinado.

Realizar las gráficas (s vs t), (v vs t) y (a vs t) que representan el comportamiento del movimiento

de dicho cuerpo.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Riel con soporte.

b) Carro dinámico.

c) Interfaz Science Workshop 750 con accesorios.

d) Sensor de movimiento con accesorios.

e) Indicador de ángulo.

f) Computadora.


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ACTIVIDADES PARTE I

1. Con ayuda de su profesor, verifique que todo el equipo esté conectado adecuadamente. Instale

el arreglo mostrado (Figura No.1) considerando el ángulo de inclinación de = 10 0.

Figura No. 1

El conector amarillo del sensor de movimiento debe estar conectado en el canal 1 de la

interfaz Science Workshop y el conector negro en el canal 2.

2. Encienda la computadora y la interfaz, espere a que cargue totalmente el sistema.

3. Dé doble clic en el ícono Data Studio, se muestra una ventana como la de la Figura No. 2. A

continuación haga un clic en Create Experiment mostrando así la ventana de la Figura No. 3.

Figura No. 2 Figura No. 3


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4. Ahora, dando un click sobre el canal 1 de la figura de la interfaz (figura No. 3) se despliega una

lista de sensores (Figura No. 4) de la cual se debe seleccionar Motion Sensor haciendo doble

clic. El programa muestra que el sensor está conectado a la interfaz y listo para iniciar con el

experimento (Figura No. 5).


5. Con el fin de graficar el comportamiento de la posición del carro dinámico durante su

movimiento, arrastre de la parte superior izquierda la opción position ch 1 & 2 (m) a la parte

inferior izquierda sobre la opción GRAPH (Figura No. 8). Esta acción mostrará la ventana de

graficación (Figura No. 9).



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6. Coloque el carro dinámico sobre el plano inclinado en la posición inicial, dé un clic sobre el

botón Start y suelte el carro de manera que éste inicie su movimiento. Cuando el carro

dinámico alcance la posición final dé un clic sobre el botón Stop.

7. En el monitor se muestra la gráfica del comportamiento de la posición del carro dinámico. Con

la ayuda de su profesor borre los datos no deseados y observe si dicho comportamiento es el

esperado. Obtenga la tabla de los tiempos registrados.

8. Si la gráfica no es la esperada repita el experimento (actividades 6 y 7 hasta que la variación de

los datos registrados no cambie demasiado.

ACTIVIDADES PARTE II

1. Para obtener la magnitud de la aceleración del carro dinámico, sobre el menú de la ventana de

graficación dé un clic en el botón fit para ajustar la gráfica a una curva seleccionando la opción

Quadratic Fit.

2. Interprete el significado físico de cada uno de los coeficientes obtenidos.

A = ____________ [ ] B = ____________ [ ] C = ____________ [ ]

3. Determine el valor de la magnitud de la aceleración del carro dinámico.

a = _____________ [m / s2]

CUESTIONARIO

1. Reporte el valor de la magnitud de la aceleración y las ecuaciones obtenidas para: v = v(t) y

s = s(t).

2. Realice las gráficas (s vs t) , (v vs t) y (a vs t) y explique detalladamente si las gráficas

obtenidas representan el comportamiento de un movimiento rectilíneo uniformemente

acelerado.


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3. Con respecto a los valores obtenidos para la rapidez y posición, diga si estos corresponden a

los valores acorde con las condiciones iniciales del experimento.

4. Con ayuda de las ecuaciones de v = v(t) y s = s(t) complete la tabla No. 1 para los tiempos

registrados.

a = ____________ [ m / s2 ]

t [ s ] v [ m / s ] s [ m ]

Tabla No. 1

5. Obtenga la diferencia entre el valor de la magnitud de la aceleración y el valor de la

componente de la aceleración de la gravedad en la dirección de movimiento, Explique el porqué

de dicha diferencia.

6. Con el propósito de entender el significado físico de algunos elementos geométricos de las

gráficas, realice lo siguiente:

6.1 Con los datos registrados en la actividad 7 de la parte I, elabore nuevamente la gráfica

(s vs t) y trace una curva suave sobre los puntos obtenidos.


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6.2 Dibuje rectas tangentes a la curva en los puntos correspondientes a los tiempos

registrados y obtenga la pendiente de cada una de las rectas trazadas. ¿Qué representa

el valor de la pendiente de cada recta?.

6.3 Con los valores de las pendientes de las rectas y el tiempo correspondiente, elabore la

curva (v vs t).

6.4 Empleé el método de mínimos cuadrados ( ecuaciones I y II ) y obtenga la recta de ajuste,

así como la ecuación que determina la rapidez en función del tiempo.

22

2

ii

iiii

xxn

yxxyxb ................. ( I )

22

ii

iiii

xxn

yxyxnnm ..................... ( II )

6.5 ¿Qué representa la pendiente de la recta de ajuste?

6.6 De la ecuación obtenida en el punto 6.4, obtenga el valor de la magnitud de la aceleración

y elabore la gráfica (a vs t).

7. Compare el valor de la magnitud de la aceleración experimental con el obtenido de la gráfica

realizada a mano. ¿Qué concluye?

8. Elabore conclusiones y comentarios.


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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn

Mecánica para Ingenieros, Dinámica

3ª edición

España

Editorial Reverté, S.A. 2000

HIBBELER, Russell C.

Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica

10ª edición

México

Pearson Prentice Hall, 2004

BEER, Ferdinand, JOHNSTON, E. Rusell y CLAUSEN, William E.

Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica

8th edición

México

McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 2

CAÍDA LIBRE


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OBJETIVO

Determinar la magnitud de la aceleración gravitatoria terrestre al nivel de Ciudad Universitaria.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Soporte universal con accesorios b) Equipo de caída libre con accesorios c) Interfaz Science Workshop 750 d) Computadora e) Flexómetro f) Balín g) Sensor de tiempo de vuelo


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ACTIVIDADES PARTE I 1. Con ayuda de su profesor verifique que todo el equipo esté conectado adecuadamente. El equipo de

caída libre debe estar conectado al canal 1 de la interfaz.

Figura No.1

2. Encienda la computadora, la interfaz y active el software Data Studio, Figura No. 2.

Figura No. 2

3. Dando un clic sobre el canal 1 de la interfaz se muestra la lista de sensores de la cual debe seleccionar

Photogate. 4. Dando un clic sobre el canal 2 de la interfaz y de la lista de sensores mostrada debe seleccionar Time

of Flight Acccessory.


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5. De la ventana Experiment Setup de un clic sobre la ceja setup timers mostrando la ventana como la de la Figura No. 3.

Figura No. 3

6. Al dar un Clic sobre el icono de la fotocompuerta Ch 1, se deberá seleccionar blocked. 7. Al dar un clic sobre el icono del receptor de vuelo se deberá seleccionar la opción On, mostrando así

el estado que tiene cada sensor, Figura No. 4. Dé un clic sobre el botón Done para aceptar los cambios.

Figura No. 4

8. Seleccione timer 1 (s) y traslade hasta la opción Table para visualizar el tiempo de vuelo del balín.

Figura No. 5.

Figura No. 5


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9. Coloque el balín en el imán situado debajo del mecanismo de fijación.

10. Fije el mecanismo de sujeción a la distancia que indica la Tabla No.1. La distancia debe medirse desde la parte inferior del balín hasta la parte superior del pad receptor.

d [ cm ] Tprom. [ s ]

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tabla No. 1

11. De un clic sobre el botón Start. El sistema está listo para realizar el experimento. 12. Presione el disparador para liberar al balín, el tiempo en recorrer la distancia prefijada se muestra

en pantalla. 13. Repita el experimento hasta completar 10 eventos y al finalizar presione el botón Stop.

Nota. Al colocar el balín nuevamente espere a que el led situado a un costado del mecanismo de fijación no esté parpadeando.

14. Consigne el tiempo promedio en la Tabla No.1. Para obtener el promedio de los tiempos presione el

botón de sumatoria . 15. Repita las actividades para las distancias indicadas en la Tabla No. 1.


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16. Considerando las ecuaciones de movimiento para un cuerpo en caída libre, g = 9.78 m/s2 y los tiempos promedios obtenidos, complete la Tabla No. 2.

d [ cm ] Tprom. [ s ] g [ m / s2 ] % Error

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Tabla No. 2

CUESTIONARIO 1. ¿Qué tipo de movimiento es el que se analizó? y ¿Por qué de dicha conclusión? 2. Describa las características físicas de una caída libre. 3. Escriba las ecuaciones de movimiento correspondientes a la caída libre tomando en cuenta las

condiciones iniciales del movimiento y el valor de g para d = 100 cm. 4. Realice las gráficas correspondientes de (s vs t), (v vs t) y (a vs t). 5. Analice el comportamiento de los valores obtenidos de g conforme se varía la distancia y elabore sus

conclusiones. 6. Si un cuerpo se suelta desde el reposo a gran altura, éste alcanza una rapidez terminal. Investigue

dicho concepto explicando detalladamente la forma de calcular esa rapidez terminal. 7. Mencione en su reporte, cuáles pudieron ser las causas de las variaciones en las mediciones

obtenidas.


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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn Mecánica para Ingenieros, Dinámica 3ª edición España Editorial Reverté, S.A. 2000


Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004


Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica 8th edición México McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 3

TIRO PARABÓLICO


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OBJETIVOS

Verificar experimentalmente algunos aspectos relacionados con un tiro parabólico.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Equipo de Tiro Parabólico con accesorios.

b) Interfaz Science Workshop 750 con accesorios.

c) Computadora.

d) Flexómetro

a) b)

c) d)


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ACTIVIDADES PARTE 1

1. Con ayuda de su profesor, verifique que todo el equipo esté conectado adecuadamente. Instale el

arreglo mostrado en la Figura No. 1, la fotocompuerta debe estar conectado en el canal 1 y el receptor en el canal 2 de la interfaz Science Workshop 750.

NOTA: Es importante que se utilicen los anteojos de seguridad para evitar accidentes.

2. Encienda la computadora (CPU y monitor) y la interfaz, dé doble clic en el ícono Data Studio y espere

a que cargue totalmente el sistema. 3. Dando un clic sobre el canal 1 de la interfaz, seleccione el sensor de fotocompuerta (Fotogate), y

dando un clic sobre el canal 2 de la interfaz, seleccione Time of Flight accessory.

Figura No.1


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4. Para medir el tiempo de vuelo del tiro parabólico, dé clic en la ceja setup timers de la ventana Experiment Setup, mostrando así la Figura No. 2.

Figura No. 2

Al dar un clic sobre el icono de la fotocompuerta, Ch 1, se deberá seleccionar blocked y sobre el ícono que indica el sensor receptor, se deberá seleccionar la opción On, mostrando así el estado que tiene cada sensor, (Figura No. 3). Dé un clic sobre el botón Done para aceptar los cambios.

Figura No. 3

El sistema está listo para realizar el experimento.

5. Seleccione Timer y traslade hasta la opción Table para visualizar el tiempo de vuelo del balín

(Elapsed Time [s]).


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6. Construya el arreglo mostrado en la Figura No. 4.

Figura No. 4

Con base en las ecuaciones para un tiro parabólico realice las mediciones correspondientes para:

6.1. Determinar la rapidez inicial del proyectil para un ángulo de disparo fijo. Para esto, dé un clic sobre

el ícono Start para iniciar el experimento y haga una serie de diez disparos; registre la posición

horizontal "x" de cada disparo, así como el tiempo de vuelo "t", el ángulo de disparo “” y la posición vertical "y" en la Tabla No. 1. Cuando se tenga la tabla completa presione el ícono de Stop para terminar el experimento.

Nota: Debe tenerse cuidado que la fotocompuerta no se active cada vez que se coloque el balín en el disparador.

= __________ [ o ] y = _____________ [ m ]

d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 d10 dprom.

X [m]

t [s]

Tabla No. 1


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6.2. Obtener teórica y experimentalmente, para esos mismos valores, el valor del alcance máximo sobre el mismo nivel horizontal desde donde fue lanzado el proyectil.

CUESTIONARIO

1. Obtenga teóricamente, cuál es el otro ángulo de disparo en que se debería colocar el disparador para

llegar a la misma posición dada por " x”. 2. Determine la expresión teórica que determina la altura máxima alcanzada por el balín y con base en

los datos obtenidos calcule dicho valor. 3. Con el promedio obtenido de la posición horizontal " x ", la posición en " y ", y el ángulo de disparo

considerado, obtenga la función y = f(x) y construya la gráfica de la misma. 4. Elabore sus conclusiones analizando los siguientes puntos:

a) La diferencia obtenida para el alcance horizontal teórico y el experimental del punto 6.2.

b) Si el experimento aclaró conceptos teóricos vistos en su clase de teoría y si obtuvo algún conocimiento adicional.

c) Algún otro aspecto que considere conveniente mencionar


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BIBLIOGRAFÍA


Mecánica para Ingenieros, Dinámica 3ª edición España Editorial Reverté, S.A. 2000

HIBBELER, Russell C. Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004

BEER, Ferdinand, JOHNSTON, E. Rusell y CLAUSEN, William E. Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica 8th edición México McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 4

TRABAJO Y ENERGÍA


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OBJETIVOS

Determinar experimentalmente la gráfica del comportamiento de la fuerza de un resorte en función de su deformación.

Obtener experimentalmente el valor numérico del coeficiente de fricción dinámico entre dos superficies secas mediante la aplicación del método del trabajo y energía.

Obtener las pérdidas de energía mecánica que se producen por el efecto de la fuerza de fricción.

Calcular la rapidez instantánea de un cuerpo durante su movimiento en una determinada posición de su trayectoria.

EQUIPO EMPLEADO

a) Riel de aluminio

b) Resorte

c) Placa de sujeción para resorte

d) Dinamómetro de 10 N

e) Bloque de madera con hilo

f) Flexómetro

a) b) c)

d) e) f)


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ACTIVIDADES PARTE I

1. Conecte uno de los extremos del resorte al plano de sujeción sobre el papel milimétrico y el otro extremo se

acopla al dinamómetro previamente calibrado en forma horizontal como se indica en la Figura No.1.

Figura No. 1

2. Manteniendo al conjunto en dirección horizontal, aplique fuerzas de tensión al resorte por medio del

dinamómetro.

3. Anote en la Tabla No. 1 la elongación del resorte y la magnitud de la fuerza como evento número 1.

EVENTO F [ N ] [ mm ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Tabla No. 1

4. Repita las actividades 2 y 3 hasta completar la Tabla No. 1.


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1. Arme el arreglo que se muestra en la Figura No. 2.

Figura No. 2

2. Desplace el bloque hacia la derecha una distancia x cualquiera (no necesariamente igual a las registradas en

la Tabla No. 1) con el objeto de deformar el resorte. 3. Suelte el bloque y dejarlo que se mueva hasta que se detenga, registre el alcance máximo ℓ que alcanza

dicho bloque en la Tabla No. 2 medido a partir de la posición desde la cual se soltó. x = ____________ [m] Tabla No. 2

EVENTO Alcance máximo ℓ

[ m ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10


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4. Repita las actividades 2 y 3 para la misma distancia x hasta completar la Tabla No. 2. 5. Consigne el valor de la masa del bloque m = ______________ [g]

CUESTIONARIO

1. Con los datos consignados en la Tabla No. 1 elabore la gráfica correspondiente F = F ( ). Emplee el método de los mínimos cuadrados (ecuaciones I y II) para establecer las expresiones analíticas que muestren a la fuerza como función de la elongación.

II

xxn

yxyxn

m

I

xxn

yxxyx

b

k

i

i

k

i

i

k

i

i

k

i

i

k

i

ii

k

i

i

k

i

i

k

i

ii

k

i

i

k

i

i

k

i

i

.......................................

..............................

2

11

2

111

2

11

2

1111

2

2. Reporte el valor de la constante del resorte:

K = ____________ [N / m]

3. Con el empleo de la ecuación obtenida y mediante la aplicación del concepto de trabajo de una fuerza

demostrar que el trabajo total desarrollado por la fuerza del resorte UK al moverse el cuerpo de la posición inicial (1) a una posición intermedia (2), está dada por:

bxmxk 2

2

1

4. Con el empleo del modelo matemático del trabajo y la energía aplicado de la posición inicial (1) a la posición

intermedia (2), determine la magnitud de la rapidez V1 del bloque en la posición intermedia (2). 5. Aplicando el principio del trabajo y la energía de la posición intermedia (2) a la posición final (3), determine la

magnitud de la rapidez V2 del bloque en la posición intermedia (2).


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6. Con el empleo de las ecuaciones obtenidas en los puntos 4 y 5, obtenga la ecuación que determina el

coeficiente de fricción dinámica 7. Con el valor promedio del alcance máximo ℓ, obtenga el valor numérico del coeficiente de fricción dinámica

μd = _____________ 8. Obtenga el porcentaje de diferencia entre los dos valores obtenidos en el punto 4 y 5 a partir de la ecuación

_____________100%1

21

x

v

vvD

9. Calcule las pérdidas en el sistema mecánico debido al efecto de la fuerza de fricción.

Uper = _________________ [Joule]



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BIBLIOGRAFÍA





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PRÁCTICA 5

FRICCIÓN CINÉTICA


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OBJETIVOS

Determinar la magnitud de la aceleración de un cuerpo que se desplaza de manera rectilínea sobre un plano inclinado.

Obtener el coeficiente de fricción dinámico entre dos superficies en contacto.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Riel con soporte.

b) Polea ajustable

c) Interfaz Science Workshop 750 con accesorios.

d) Sensor de movimiento con accesorios.

e) Indicador de ángulo.

f) Computadora.

g) Bloque de madera

h) Conjunto de masas de 20, 50 y 100 gr.


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ACTIVIDADES PARTE I 1. Con ayuda de su profesor, verifique que todo el equipo esté conectado adecuadamente. Instale el arreglo

mostrado en la Figura No. 1, considere = 10 0; mida la masa del bloque de madera y tome la pesa que permita que el sistema no permanezca en equilibrio.

Figura No. 1

2. Encienda la computadora y la interfaz, dé doble clic en el ícono Data Studio y espere a que cargue totalmente

el sistema. 3. Seleccione el sensor de movimiento dando clic sobre el canal 1 de la interfaz.

El sistema está listo para realizar el experimento. 4. Con el fin de graficar los datos de posición y tiempo durante el movimiento, basta arrastrar de la parte

superior izquierda la posición ch 1 & 2 (m) a la inferior izquierda sobre la opción GRAPH. Esta acción deberá mostrar la ventana de graficación.


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5. Ya que se tienen los ajustes necesarios, coloque el bloque de madera sobre el riel. De un clic sobre el ícono Start para iniciar el experimento y suelte el bloque.

6. En la pantalla se mostrará la gráfica del comportamiento de la posición del bloque de madera. Observe si

dicho comportamiento es el esperado. Con la ayuda de su profesor, obtenga la tabla de los datos registrados. 7. En caso contrario, repita el experimento hasta que la variación de los datos registrados no cambie

demasiado. Para ello, seleccione Delete Data Runs de la opción experiment del menú principal. 8. Para obtener la magnitud de la aceleración del bloque dinámico, sobre el menú de la ventana de graficación

dé un clic en el botón fit para ajustar la gráfica a una curva seleccionando la opción Quadratic Fit. 9. Interprete el significado físico de cada uno de los coeficientes obtenidos.

A = ____________ [ ] B = ____________ [ ] C = ____________ [ ]

Determine el valor de la magnitud de la aceleración del bloque dinámico.

a = _____________ [ m / s2 ]

10. Repita los pasos 5 al 9, para realizar un nuevo experimento, con otra superficie, como una nueva actividad.

CUESTIONARIO

1. Reporte las ecuaciones obtenidas para s = s (t) y de ahí explique cómo se obtiene el valor la magnitud de la aceleración.

2. ¿Qué tipo de movimiento tiene el bloque de madera? 3. Haga el diagrama de cuerpo libre tanto para el bloque como para la pesa y establezca las ecuaciones de

movimiento para cada uno de ellos. 4. Obtenga el modelo matemático que determina el valor del coeficiente de fricción entre las superficies de

contacto.


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5. Con el valor de la magnitud de la aceleración obtenida para cada evento, obtenga el valor del coeficiente de fricción dinámica.

6. Determine las expresiones correspondientes para la rapidez en cualquier instante de cada evento. 7. Elabore sus comentarios y las conclusiones correspondientes de la práctica.

BIBLIOGRAFÍA



Mecánica Vectorial para Ingenieros, Dinámica 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004


Mecánica Vectorial para Ingenieros. Dinámica 8th edición México McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 6

MOMENTO DE INERCIA DE UN CUERPO RÍGIDO


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OBJETIVOS

Calcular el momento de inercia de una barra de metal, utilizando dos métodos diferentes.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Marco metálico con accesorios

b) Barra de metal

c) Interfaz Science Workshop 750 con accesorios

d) Flexómetro

e) Computadora

f) Vernier

g) Fotocompuerta


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ACTIVIDADES PARTE I

1. Instale el arreglo mostrado en la Figura No. 1 y con ayuda de su profesor verifique que todo el equipo esté conectado adecuadamente. Ajuste la fotocompuerta de tal manera que la barra de metal pase por la línea de acción del sensor.

Figura No. 1

2. Encienda la computadora y la interfaz, espere a que cargue totalmente el sistema.

3. Con ayuda de su profesor configure el software Data Studio para que detecte la fotocompuerta, la cual debe

estar conectada en el canal uno de la interfaz.

4. Para bloquear la fotocompuerta dos veces como se muestra en la Figura No. 2 (timing sequence choices) y poder medir el período de oscilación de la barra, debemos dar un clic en la ceja timer setup de la ventana experiment setup.


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Figura No. 2 5. Dé un clic sobre la opción Done para aceptar la configuración.

6. Seleccione timer 1 (s), y traslade hasta la opción Table para visualizar el periodo de oscilación de la barra de

metal.

El sistema está listo para realizar el experimento.

7. Desplace la barra fuera de su posición de equilibrio de tal manera que tenga con respecto a éste un ángulo

pequeño como se muestra en la Figura No. 3.

Figura No. 3

8. Suelte la barra desde el reposo y deje oscilar cinco veces, posteriormente presione star.


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9. En la pantalla se mostrara el tiempo de oscilación. Después que la barra de metal haya realizado diez oscilaciones completas presione stop. Seleccione el icono de sumatoria y consigne el periodo promedio de oscilación.

Tprom = ___________ [s]


1. Mida la masa y las dimensiones de la barra según se muestra en la Figura No. 4.

a = ______ [ cm ] b = _____ [ cm ]

c = _______ [cm ]

m = _____ [ kg ]

Figura No. 4


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CUESTIONARIO

1. Establezca un sistema de referencia normal – tangencial en el punto A (véase la Figura No. 3) y realice el

diagrama de cuerpo libre de la barra de metal. Considere a la barra como un cuerpo homogéneo.

2. Obtenga las ecuaciones de movimiento.

3. Determine la ecuación diferencial que describe el movimiento de la barra de metal. Considere un ángulo de

desplazamiento pequeño, es decir, sen = .

4. ¿Qué tipo de movimiento representa dicha ecuación?

5. Obtenga la expresión correspondiente para el periodo de oscilación de la barra en función del momento de inercia de la barra de metal con respecto a su centro de masa IG.

6. Determine de la expresión obtenida en el punto anterior el momento de inercia IG.

IG = ____________________

7. Con las dimensiones de la barra obtenidas, obtenga su momento de inercia IG utilizando la expresión teórica correspondiente.

I’G = __________________

8. Compare los valores de IG e I’G y realice sus conclusiones.

9. ¿Diga si esta práctica le permitió reafirmar algunos conceptos teóricos vistos en clase y porqué?


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BIBLIOGRAFÍA





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PRÁCTICA 1

MEDICIÓN DE DIMENSIONES FUNDAMENTALES


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OBJETIVOS

Medición de dimensiones mecánicas fundamentales: Longitud, Tiempo, Masa y Fuerza.

Elaboración de gráficas tiempo-posición para un cuerpo que se desliza sobre una rampa.

Elaboración de la gráfica elongación-fuerza para resortes que se sujetan a deformaciones

Análisis de situaciones de equilibrio mecánico respecto a configuraciones en las que se usen resortes.

EQUIPO A UTILIZAR

e) Marco metálico

f) Flexómetro

g) Riel de aire con accesorios

h) Resortes

i) Dinamómetro de 10N

j) Sujetador para resorte

k) Cronometro digital con sensores

l) Masa de 500gr

m)

(f)


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ACTIVIDADES PARTE I

1. Ubique dos puntos A y B sobre el riel de aire como se indica en la Figura No.1 Debe tenerse una pendiente muy pequeña con la finalidad de observar detenidamente el movimiento del cuerpo. Consigne la distancia d.

Figura No. 1

2. Con la compresora encendida permita que el cuerpo se deslice libremente a partir del reposo.

3. Mida el tiempo que emplea el cuerpo en recorrer la distancia d entre los puntos A y B. Consigne dicho valor en la Tabla

No.1 como evento número 1.

Distancia constante d = _____________[ cm ]

Evento 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Tiempo [s]

Tabla No. 1

4. Sin apagar la compresora repita las actividades 2 y 3 hasta completar la Tabla No1.

5. Ahora, defina un intervalo de tiempo de manera que con respecto a él y a partir del reposo, el cuerpo se desplace

recorriendo la mayor parte del riel.

6. Permita que el cuerpo deslice libremente a partir del reposo


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7. Mida la distancia recorrida durante el intervalo de tiempo definido, consigne dicho valor en la Tabla No. 2 como

evento número 1.

Tiempo constante t = _____________[ s ]

Evento 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Distancia [ cm ]

Tabla No2

8. Repita las actividades 6 y 7 hasta completar la Tabla No.2 sin apagar la compresora.


1. Instale el arreglo mostrado en la figura No. 2. El dinamómetro deberá estar previamente calibrado

Figura No. 2

2. Aplique fuerzas de tensión al resorte y registre en la Tabla No.3 la elongación del resorte y la magnitud de la fuerza

como evento número 1.

3. Repita las actividades 2 hasta completar los diez eventos para el primer resorte.

4. Con el segundo resorte repita las actividades 1, 2 y 3 consigne las mediciones en la Tabla No.3.


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Primer resorte Segundo resorte

EVENTO Elongación

δ [ mm ]

F

[ N ]

Elongación

δ[ mm ]

F

[ N ]

Tabla No.3

ACTIVIDADES PARTE III

1. Sobre el marco metálico ubique dos puntos A y B y arme la configuración que se muestra en la Figura No.3.

2. Determine las coordenadas de los puntos A, B y C.


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A (__,__) [ cm ] B (__,__) [ cm ] C (__,__) [ cm ]

3. Mida las elongaciones que presentan los resortes.

Ln1=___________[ cm ] Ln2=___________[ cm ]

δ1=____________[ cm ] δ2=____________[ cm ]

Figura No. 3


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CUESTIONARIO

1. Con los datos consignados en las Tablas No. 1 y No. 2 elabore las graficas correspondientes (t-d).

2. Estime la incertidumbre para el tiempo y para la distancia. La incertidumbre puede cuantificarse como el máximo de

todos los valores absolutos de la diferencia del valor promedio y cada valor registrado.

registradoprom valorvalor max

3. Con los datos consignados en la Tabla No.3, elabore las gráficas correspondientes FF . Emplee el método de

los mínimos cuadrados (ecuaciones i y ii) para establecer las expresiones analíticas que muestren a la fuerza como

función de la elongación para cada resorte.

22

2

ii

iiii

xxn

yxxyxb ................................................. (i)

22

ii

iiii

xxn

yxyxnm ....................................................... (ii)

4. En la actividad 3 de la parte III observe que las fuerzas que actúan en el punto C forman un sistema de fuerza en

equilibrio. Determine las magnitudes y las direcciones de las fuerzas a partir de los datos registrados.

5. Por otra parte deduzca analítica o gráficamente, las magnitudes de las fuerzas que ejercen los resortes en el punto C.

Considere g= 9.78 m/s2

6. Compare las magnitudes de las fuerzas obtenidas en el inciso 4 con las magnitudes obtenidas en el inciso 5. ¿Qué

concluye?



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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L y KRAIGE, L. GLENN Mecánica Vectorial para ingenieros, Estática

3a edición

España


HIBBELER, Russell C. Mecánica para ingenieros, Estática

10a edición

México


BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E. Rusell Vector Mechanics for Engineers, Statics

8th Edition

U.S.A

McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 2

PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA MECÁNICA


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OBJETIVOS Realizar la verificación experimental de:

a. El principio de equilibrio b. El principio de adición de sistemas de fuerzas en equilibrio c. El principio de Stevin

EQUIPO A UTILIZAR

a) Mesa de fuerzas con accesorios

b) Dinamómetro simple de 10 N

c) Nivel de mano


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ACTIVIDADES PARTE I 1. Nivele la mesa de fuerzas en aquella región del área de trabajo con un menor número de irregularidades como se muestra en la Figura No 1.

Figura No. 1

2. En los extremos de dos hilos que pasen por poleas coloque masas cuya magnitud fluctué entre 250 g y 300 g de

tal manera que la argolla en la cual se unen esté en equilibrio (considere que el sistema de fuerzas estará en equilibrio cuando la argolla no toque el perno central).

Observe que la argolla se encuentra en equilibrio porque sobre ella actúa un sistema de dos fuerzas ejercidas

por los hilos. Considerando g = 9.78 [m/ s2] complete la Tabla No. 1.

FUERZA MAGNITUD [ N ] POSICIÓN ANGULAR[ 0 ]

F1

F2

Tabla No. 1


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3. A partir de la configuración anterior, agregue un sistema de fuerzas en equilibrio: a) Utilizando los mismos hilos. Complete la Tabla No. 2

FUERZA MAGNITUD [ N ] POSICIÓN ANGULAR [ 0 ]

F1

F2

Tabla No. 2

b) Utilizando otros hilos. Complete la Tabla No. 3.


F1

F2

F3

F4

Tabla No. 3

ACTIVIDADES PARTE II 1. Sobre la mesa de fuerzas fije una polea en la referencia de cero grados y coloque otras dos en una posición

arbitraria de tal manera que se logre el equilibrio de la argolla, formando así un sistema concurrente constituido por tres fuerzas. Complete la Tabla No. 4.


F1

F2

F3

Tabla No. 4


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Una vez determinado el equilibrio determine la magnitud y dirección de la fuerza equilibrante dada por las fuerzas F2 y F3.

| F eq | = ______________ [N] Posición angular = _____________ [ 0 ]

2. Manteniendo la polea en la referencia de cero grados descomponga, experimentalmente, la fuerza equilibrante

en dos componentes ortogonales. Cuando haya alcanzado el equilibrio de la argolla complete la Tabla No. 5.


F1

F2

F3

Tabla No. 5

ACTIVIDAD PARTE III 1. Sobre la mesa de fuerzas coloque un sistema de tres fuerzas actuando sobre la argolla, determine la fuerza

equilibrante empleando el dinamómetro previamente calibrado. Una vez que se haya alcanzado el equilibrio, consigne sus datos en la Tabla No. 6.


F1

F2

F3

F eq

Tabla No. 6


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CUESTIONARIO 1. ¿Por qué la magnitud de la tensión en cada hilo es igual a la del peso de la masa que se encuentra suspendida de él?

2. ¿Qué efecto tienen las poleas en la tensión exhibida a lo largo de los cables?

3. A partir de la presencia de las masas en los extremos de los hilos, explique detalladamente cómo se generan las fuerzas que actúan sobre la argolla.

4. Describa el principio de equilibrio.

5. ¿Cuáles son las modificaciones externas e internas en la argolla cuando se agregan sistemas de fuerzas en equilibrio? 6. Describa el principio de adición de sistemas de fuerzas en equilibrio. 7. Describa el principio de Stevin. 8. Para cada experimento realizado y de acuerdo a sus observaciones, establezca las condiciones de equilibrio en cada caso. 9. En relación a la actividad 1 de la parte 2, tomando como origen el centro del vástago, dibuje a escala las tres fuerzas; elija arbitrariamente dos de éstas fuerzas, encuentre su resultante y compárela con la tercera fuerza. ¿Qué concluye? 10. En relación a la actividad 2 de la parte 2, realice la descomposición en forma gráfica y analítica. 11. En relación a la actividad 1 de la parte 3, determine la fuerza equilibrante de forma gráfica y analítica a partir de los datos consignados. ¿Qué concluye? 12. Calcule analíticamente las direcciones en las que deben colocarse sobre la mesa de fuerzas, los hilos de los que se suspenden las siguientes masas:

m1 = 54.4 g m2 = 41.90 g m3 = 43.45 g De tal manera que la argolla se encuentre en equilibrio.


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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática 3ª edición España Editorial Reverté, S.A. 2000

HIBBELER, Russell C. Mecánica para Ingenieros, Estática 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004

BEER, Ferdinand, P. y JOHNSTON, E. Rusell Vector Mechanics for Engineers, Statics 8th edición U.S.A. McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 3

POLEAS


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OBJETIVOS

Determinar la fuerza equilibrante en sistemas de poleas que soporten cierta carga.

Estimar la ventaja mecánica y la relación de desplazamiento en sistemas de poleas que soporten cierta carga.

EQUIPO A UTILIZAR

a) Marco metálico

b) Flexómetro

c) Juego de poleas

d) Dinamómetro de 10 N

e) 3 masas

f) Hilos


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ACTIVIDADES PARTE I

1. En el marco metálico construya la configuración que se muestra en la Figura No. 1

Figura No. 1

2. Con ayuda del dinamómetro previamente calibrado determine la magnitud de la fuerza que habrá de aplicarse

para que el peso W se encuentre en equilibrio, registre el valor del peso y de la fuerza en la Tabla No.1 como primer evento.

Evento W [N] Fvertical [N] Finclinada [N]

1

2

Tabla No. 1

3. Incline el dinamómetro en el plano del arreglo y registre el valor del peso y de la fuerza en la tabla No. 1 como segundo evento.


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ACTIVIDADES PARTE II 1. En el marco metálico construya la configuración que se muestra en la Figura No.2. Ésta será la posición inicial

arbitraria del peso W ( Wy1 ) y del dinamómetro ( Fy1 ).


2. Anote como primer evento de la Tabla No.2 el valor del peso W, la fuerza F que habrá de aplicarse para que el

peso se encuentre en equilibrio y las posiciones iniciales del peso (Wy1 ) y la fuerza (

Fy1 ).

Evento W

[ N ] F

[ N ] Wy1 Fy1 Wy2 Fy2 W

Y F

Y F

WVM

W

Y

F

YRD

%

1

2

3

Tabla No. 2


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Donde VM : ventaja mecánica

RD : relación de desplazamientos

: eficiencia mecánica = 100xRD

VM

Número de poleas móviles : _________

3. Mueva el arreglo hasta otra posición arbitraria, Figura No. 3, y registre en la Tabla No. 2 las nuevas posiciones

del peso (Wy2 ) y la fuerza (

Fy2 ) del primer evento. 4. Repita los puntos 1, 2 y 3 para otros dos pesos distintos hasta completar la Tabla No.2.

ACTIVIDADES PARTE III 1. En el marco metálico construya la configuración mostrada en la Figura No. 4.


2. Anote como primer evento de la Tabla No. 3 el valor del peso W, la fuerza F que habrá de aplicarse para que el

peso se encuentre en equilibrio y las posiciones iniciales del peso (Wy1 ) y la fuerza (

Fy1 ).


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evento W

[ N ] F

[ N ] Wy1

Fy1 Wy2 Fy2 W

Y F

Y F

WVM

W

Y

F

YRD

%

1

2

3

Tabla No. 3 Número de poleas móviles: _______________

3. Mueva el arreglo hasta otra posición arbitraria, Figura No. 5, y registre en la Tabla No. 3 las nuevas posiciones

del peso (Wy2 ) y la fuerza (

Fy2 ) del primer evento. 4. Repita los pasos 1, 2 y 3 para otros dos pesos distintos hasta completar la Tabla No.3.

CUESTIONARIO 1. Explique ampliamente que es una máquina. 2. Indique si pueden considerarse todos los arreglos de esta práctica como máquinas. 3. Dibuje los diagramas de cuerpo libre de los distintos elementos que intervienen en cada arreglo utilizado (pesa,

poleas móviles, polea fija, cables, etc.). 4. Con base en los resultados de las actividades parte I, diga de qué forma influyen en dichos resultados las

siguientes variables:

a) La longitud e inclinación de los cables b) El peso de la polea c) La altura a la que se colocan el dinamómetro y la pesa con respecto a la base del marco.


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5. En relación con la Tabla No.2 considerando que FFF

Y YY 21 y que

WWW

Y YY 21 .

Analice los resultados obtenidos en las dos últimas columnas y haga las observaciones pertinentes ¿Qué tendencias se aprecian?

6. En relación con la Tabla No.3 Elabore conclusiones, previo análisis de los resultados obtenidos en los dos últimas columnas

7. Sabiendo que idealmente VM = RD =2n determine el porcentaje de diferencia con respecto a los valores promedio

,VM RD y para cada arreglo. 8. De que manera influyen los siguientes factores en los valores de VM, RD y ŋ, para cada uno de los últimos

empleados.

a) La separación existente entre las poleas b) La longitud e inclinación de los cables c) El peso de las poleas d) El dinamómetro de las poleas. e) Si se considera que hay otros factores importantes, anótelos.

10. Mencione diferentes usos que se hayan identificado para las poleas. 11. Elabore conclusiones y comentarios.


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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática 3ª edición España Editorial Reverté, S.A. 2000


Mecánica para Ingenieros, Estática 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004

BEER, Ferdinand, P. y JOHNSTON, E. Rusell

Vector Mechanics for Engineers, Statics 8th edición U.S.A. McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 4

MOMENTOS


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OBJETIVOS

Determinar el momento de una fuerza con respecto a un centro de momentos.

Determinar el momento de un sistema de fuerzas con respecto a un centro de momentos.

EQUIPO A UTILIZAR a) Equipo de momentos con accesorios

b) Flexómetro

c) Hilos

d) Plomada

e) Dinamómetro de 10 N

f) Masa (500, 200 y 100 gr)

g) Nivel


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ACTIVIDADES PARTE I 1. Coloque una masa en la saliente B del disco y el dinamómetro, previamente calibrado en forma vertical, en el

punto B’ del disco como se indica en la Figura No.1.

Figura No. 1 Figura No. 2 2. Accione el dinamómetro de tal manera que éste ejerza una fuerza vertical sobre el disco para lograr el equilibrio

hasta que la recta C’C sea horizontal. Observe la Figura No. 2. 3. Registre en la Tabla No.1 la magnitud del W, la fuerza F del dinamómetro así como, las distancias OB y OB’.

Considere el centro del disco como el punto O.

EVENTO W

[ N ] F

[ N ] OB

[ cm ] OB’

[ cm ] ( OB´ ) F

[ N cm ] ( OB ) W

[ N cm ]

1

2

3

Tabla No. 1

4. Repita los puntos 1, 2 y 3 utilizando las otras dos masas y consigne sus mediciones como eventos 2 y 3. 5. Complete la tabla efectuando los productos indicados.


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1. Tome la mayor de las masas y colóquela en la saliente A del disco, y el dinamómetro, previamente calibrado, en el punto B’ del disco como se indica en la Figura No. 3.

Figura No. 3 Figura No. 4 2. Accione el dinamómetro de tal manera que éste ejerza una fuerza vertical sobre el disco para lograr el equilibrio

hasta que la recta C’C sea horizontal. Observe la Figura No. 4.

3. Registre en la Tabla No. 2 como primer evento la magnitud del peso W, la fuerza F del dinamómetro así como, las distancias OA y OB’.

EVENTO W

[ N ] F

[ N ] OA

[ cm ] OB’

[ cm ] OC

[ cm ] ( OA ) W

[ N cm ] (OC) W [ N cm ]

( OB’ ) F

[ N cm ]

1

2

Tabla No. 2

4. Coloque la masa en la saliente C del disco 5. Accione el dinamómetro de tal manera que éste ejerza una fuerza vertical sobre el disco para lograr el equilibrio

hasta que la recta C’C sea horizontal. Observe la Figura No. 4. 6. Registre en la Tabla No. 2 como segundo evento la magnitud del peso W, la fuerza F del dinamómetro así como,

las distancias OC y OB’. 7. Complete la tabla efectuando los productos indicados.


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ACTIVIDADES PARTE III 1. Arme el arreglo que se muestra en la Figura No. 5, el dinamómetro deberá estar previamente calibrado en dicha

posición y se deberá tener cuidado que la lectura en el mismo no exceda de 8 [N], con el propósito de no dañar dicho dinamómetro. Consigne los datos que se piden.

Figura No. 5

CUESTIONARIO

1. Explique la situación de equilibrio exhibida por el disco en el experimento de las ACTIVIDADES PARTE I, apoye

sus razonamientos en los productos realizados.

2. Referente al experimento de las ACTIVIDADES PARTE II ¿Cómo se explica la situación de equilibrio exhibida

por el disco, en cada caso?.Diga qué papel desempeña la ubicación de las fuerzas en dicha situación de equilibrio.

d1= __________ [cm] W=__________ [N] XA= _________ [cm]

Fd= __________ [N] YA= _________ [cm]

XB= _________ [cm]

YB= _________ [cm]


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3. A partir de los datos registrados durante el experimento de las ACTIVIDADES PARTE III:

a) Calcule vectorialmente el momento de cada una de las fuerzas que actúan, sobre el disco, con respecto al centro del mismo, con respecto al centro del mismo. Analice los resultados y plantee observaciones.

b) Considere desconocida la lectura del dinamómetro. A partir de los demás datos registrados, deduzca la

magnitud de la fuerza ejercida por el hilo conectado al dinamómetro, sobre el disco.

4. Elabore sus conclusiones.

BIBLIOGRAFÍA


Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática 3ª edición España Editorial Reverté, S.A. 2000


Mecánica para Ingenieros, Estática 10ª edición México Pearson Prentice Hall, 2004

BEER, Ferdinand, P. y JOHNSTON, E. Rusell

Vector Mechanics for Engineers, Statics 8th edición U.S.A. McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 5 CENTROIDES


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OBJETIVOS

Localizar experimentalmente el centro de gravedad de algunas placas delgadas de acrílico y posteriormente comparar los resultados con los obtenidos en forma teórica.

QUIPO A UTILIZAR

a) Placas de acrílico

b) Flexómetro

c) Plomada

a) b) c)


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ACTIVIDADES PARTE I

1. Tome una placa de acrílico y sosténgala por el cordón frente a una hoja de papel milimétrico la cual deberá estar adherida a la pared, deje oscilar el modelo a manera de péndulo hasta que llegue a la posición de reposo. Para esta posición, con ayuda de la plomada trace sobre la parte inferior del modelo una pequeña marca que corresponda a la vertical que pase por el punto de suspensión como se muestra en la Figura No.1. Trace una recta uniendo el punto de suspensión y la marca.

Figura No. 1

2. Repita el punto 1 suspendiendo ahora la placa de acrílico por el siguiente cordón. 3. La intersección de las dos rectas trazadas sobre la placa de acrílico corresponde al centroide del área compuesta de

dicha placa. 4. Sobre la hoja de papel milimétrico establezca un sistema de referencia y mida los valores de las coordenadas

centroidales del área compuesta (XC, YC) obtenidas experimentalmente.

XC = _________ [ cm ] YC = __________ [ cm ]

5. Repita las actividades 1 a 4 utilizando ahora las otras placas de acrílico, deberá usar una hoja de papel milimétrico por cada placa de acrílico.


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ACTIVIDADES PARTE I I

1. Mida las dimensiones de la placa de acrílico usando el mismo sistema de referencia que sirvió para medir las coordenadas Xc y Yc obtenidos en las ACTIVIDADES PARTE I.

2. Con ayuda de su profesor y utilizando el mismo sistema de referencia ya establecido complete la Tabla No. 1.

Figura Área �̂� �̂� A�̂� A�̂�

1

2

3

4

5

Tabla No. 1

3. Calcule las coordenadas centroidales haciendo uso de las expresiones siguientes:

][_______

1

1

1

cm

A

xA

xn

i

i

n

i

i

][_______

1

1

1

cm

A

yA

yn

i

i

n

i

i

4. Repita los puntos 1, 2 y 3 utilizando las otras placas de acrílico.


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ACTIVIDADES PARTE I I I

1. Con ayuda de su profesor dibuje las placas de acrílico en AutoCAD y determine las coordenadas centroidales de cada una.

Xc = _________ [cm] YC = __________ [cm] Figura compuesta

Xc = _________ [cm] YC = __________ [cm] Trapecio

Xc = _________ [cm] YC = __________ [cm] Sector circular

CUESTIONARIO 1. A partir de los resultados obtenidos en las actividades de la parte I y parte II, haga la comparación de los valores de las

coordenadas centroidales de las superficies utilizadas y calcule el porcentaje de error haciendo uso de las expresiones siguientes:

_______100%

xx

xxE

t

et

X _______100%

xy

yyE

t

et

Y

2. Compare los valores obtenidos con el resultado que se obtiene al utilizar el programa AutoCAD. 3. Elabore conclusiones, comentarios y/o sugerencias.


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BIBLIOGRAFÍA

MERIAM, J.L. y KRAIGE, L. Glenn Mecánica Vectorial para Ingenieros, Estática

3ª edición

España


HIBBELER, Russell C. Mecánica para Ingenieros, Estática

10ª edición

México


BEER, Ferdinand, P. y JOHNSTON, E. Rusell Vector Mechanics for Engineers, Statics

8th edición

U.S.A.

McGraw-Hill, 2007


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PRÁCTICA 6

FRICCIÓN ESTÁTICA


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OBJETIVOS

Apreciar la naturaleza de las fuerzas de fricción que se presentan entre dos superficies secas en contacto.

Relacionar funcionalmente la magnitud de la fuerza de fricción estática máxima Frm con la magnitud de la fuerza normal N.

Investigar la dependencia de Frm con el área de contacto aparente.

Determinar el coeficiente de fricción estática, relacionándolo con los conceptos de ángulo de fricción estática y ángulo de reposo..

EQUIPO A UTILIZAR

a) Placa de acrílico

b) Tablero mixto

c) Rampa graduada

d) Bloque de madera

e) Dinamómetro de 10 N

f) Conjunto de masas

g) Balanza de triple brazo


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ACTIVIDADES PARTE I 1. Coloque el bloque de madera sobre la superficie de acrílico y aplique una fuerza de tracción con el

dinamómetro, previamente calibrado en forma horizontal como se muestra en la Figura No. 1, e identifique el intervalo de variación de la fuerza aplicada para el cual no hay movimiento. Registre en la Tabla No.1 dicho valor como Evento No.1.

Figura No. 1

Evento Superficies 0 < Fi < Fr m [ N ]

1 madera – acrílico

2 madera – caucho

3 madera – formaica

Tabla No. 1 2. Repita la actividad 1 con otras superficies hasta completar la Tabla No. 1.


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1. Coloque el bloque de madera, con el dinamómetro acoplado, sobre el tablero mixto y ponga masas de magnitud mi como se indica en la Figura No. 2.

Figura No. 2

2. Aplique paulatinamente fuerza de tracción hasta que se alcance el estado de movimiento inminente del bloque de madera. Registre la magnitud de la fuerza Fr m y el valor del peso Pi para esta posición del bloque (área de contacto I) en la Tabla No.2. Mida la masa del bloque.

Área de contacto I Área de contacto II

Evento Pi + Wbloque [ N ] Fr m [ N ] Fr m [ N ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Prom 1 =

Prom 2 =

Tabla No. 2

m bloque = _____________ [ kg ] 3. Repita los puntos 1 y 2 cada vez con masas diferentes para la misma posición del bloque hasta completar la

columna correspondiente (área de contacto I) de la Tabla No. 2.


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4. Coloque el bloque de madera de tal manera que descanse sobre una cara de área diferente (área de contacto II) y ponga masas de magnitud mi como se muestra en la Figura No. 3.

Figura No. 3

5. Repita la actividad 2 utilizando las mismas masas hasta completar la columna correspondiente al área de

contacto II de la Tabla No. 2.

ACTIVIDADES PARTE III 1. Coloque el bloque de madera sobre una de las guías de la rampa graduada como se muestra en la Figura No. 4

y elévese ésta paulatinamente hasta que se alcance la posición angular de movimiento inminente; registre el ángulo de inclinación de la rampa en la Tabla No. 3.

Figura No. 4

2. Repita el punto 1 hasta completar la Tabla No. 3.

Evento i [ o ]

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

prom = Tabla No. 3


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CUESTIONARIO 1. Explique detalladamente el concepto de fricción. 2. Mediante el empleo del diagrama de cuerpo libre y de los principios pertinentes de la mecánica, explique

detalladamente por que el bloque sujeto a tracción no se mueve en los primeros intervalos de aplicación de la fuerza de los eventos experimentados en las actividades parte I.

3. Con los datos consignados en la Tabla No.2 del punto 2 elabore una gráfica (para cada área de contacto) que

muestre a la magnitud de la fuerza de fricción máxima Fr m en función de la magnitud de la fuerza normal N. 4. A partir de las gráficas obtenidas y empleando el método de mínimos cuadrados, ecuaciones (I) y (II), estime

una relación funcional para cada caso, que explique a la magnitud de la fuerza de fricción máxima Fr m en términos de la magnitud de la fuerza normal N. Interprete los parámetros.

5. De las relaciones funcionales obtenidas en el numeral anterior, analice la posibilidad de reducirlas a una relación

de proporcionalidad Fr m = μe N. Obtenga los valores del coeficiente de fricción estática ( μe ). 6. Analice los resultados obtenidos en la Tabla No. 2 de las actividades parte II e identifique los efectos que dichos

resultados tienen sobre las áreas distintas involucradas y genere sus conclusiones. 7. Con relación al punto 1 de las actividades parte III dibuje los diagramas de cuerpo libre del bloque colocado

sobre la rampa, tanto para la posición horizontal como inclinada.

8. Para la situación de movimiento inminente, determine el ángulo r que forma la fuerza reactiva total con la

fuerza reactiva normal. Compare dicho valor con el obtenido experimentalmente prom. Explique sus resultados.

9. Elabore conclusiones y comentarios


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BIBLIOGRAFÍA

BEDFORD, Anthony y FOWLER, Wallace L. “Estática, Mecánica para Ingeniería “ Addison Wesley México,1996.


“Mecánica para Ingenieros, Estática” CECSA México,1993.

ORDOÑEZ R, Luis et al..

“Mecánica Vectorial para Ingenieros ,Estática” CECSA México,1987

BEER, Ferdinand P y JOHNSTON, E. Rusell

“Mecánica Vectorial para Ingenieros ,Estática” McGraw-Hill de México. México,1992

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