Manual De Laboratorio De Física IFCF - UNMSM UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú, DECANA DE AMERICA) FACULTAD DE CIENCIAS FISICA LABORATORIO 1 INTEGRANTES: . RONAL FLAVIO HUAYASCACHI . (15130006) . LUIS IRIARTE LAYA . (15130008 ) . CRISTIAN CUSTODIO . (15130002). . JIMMY ENCISO. (15130004). . DANNY GUEVARA URBINA. -PROFESOR: JESUS FLORES SANTIBAÑEZ -TURNO: SECCION #4 EXP. FI – Nº 06 Juego de pesas .Dinamómetros .Estudiar el comportamiento de las fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas. OBJETIVOS . I.Portapesas .UNMSM UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS Fundada en 1551 FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS EQUILIBRIO DE UN CUERPO RIGIDO EXPERIENCIA Nº 6 Cuerpo rígido: La distancia entre dos puntos cualesquiera del cuerpo permanece invariante en el tiempo.Soportes universales .Balanza . FI – Nº 06 . .Manual De Laboratorio De Física I -HORARIO : 13:00 – 16:00 FCF .Poleas . FUNDAMENTO TEÓRICO Las condiciones para que un cuerpo se encuentre en reposo son: a) EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN EXP. II.1 III.Establecer las condiciones necesarias para que un sistema se encuentre en equilibrio.Tablero .Clamps o agarraderas .Regla patrón (con orificios) . EQUIPOS Y MATERIALES .Transportador Fig. 6.Cuerda . n Fi 0 i EXP.Manual De Laboratorio De Física I FCF . Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante.1) .UNMSM “La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sólido es igual a cero”. es decir cuando la aceleración lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial. FI – Nº 06 (6. cuyo módulo es igual a 2Fd.4 . se refiere sólo al caso en que las fuerzas y las distancias estén sobre un mismo plano. Esto ocurre cuando la aceleración angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.2 muestra una viga (cuerpo r). Por lo tanto existe un equilibrio de caso la viga asciende verticalmente sin F F La figura 6.2) i Para que se cumpla esta segunda condición se deben realizar los siguientes pasos: 1. Tenga en cuenta esta formulación. Es decir. dentro o fuera del cuerpo debe de ser igual a cero. Se identifican todas las fuerzas aplicadas al cuerpo.2 En la Fig. Esta en equilibrio tanto de traslación como de rotación. n M i 0 (6. Se escoge un punto respecto al cual se analizará el torque. Se realiza la suma de torques y se iguala a cero. este no es un problema tridimensional. En este caso la viga tendrá una tendencia al giro de forma antihoraria. donde la fuerza total sobre esta es cero. 3. Pero el torque resultante respecto a su centro es diferente de cero.3 la fuerza total es 2 F y F F D el torque respecto a su centro es cero.4 muestra la viga en reposo absoluto. Ejemplos: La figura 6. 6. 6.b) EQUILIBRIO DE ROTACIÓN “La suma de momentos de fuerza o torques respecto a algún punto es igual a cero”. 6. 4. 2. La suma de los torques respecto a cualquier punto. F D F D Fig. 2F Fig. donde d es la diferencia desde el punto de aplicación a las fuerzas (F y F ) al centro de la viga. Se encuentran los torques para el punto escogido. F 2 y E iguales en módulo y mida los ángulos .5 2. 6. Coloque el tablero (con un papel) en la parte posterior de la cuerda y marque las direcciones de las cuerdas en el papel.IV. 6. y que se forman al rededor del punto. a. 5. . 5 y mida los ángulos que forma entre ellos. 3. | F 2 | y | E | que estén en la relación de 3 . 2. Coloque F 1 . PROCEDIMIENTO 1. Recuerde que debe cumplirse la ley de la desigualdad de los lados del triángulo “un lado es menor que la suma de los otros dos y mayor que su diferencia”. Arme el sistema de la Fig. c. Suspenda en los extremos de la cuerda pesos diferentes F 1 . Coloque | F 1 | . b.5. Deje que el sistema se estabilice. Complete el paralelogramo de fuerzas con una escala conveniente para los valores de F 1 y F 2. Repita los pasos 1. Coloque | F 1 | : | F 2 | : | E | que estén en la relación 12 : 5 : 13. 4. 3 y 4. Retire el papel y anote en cada línea los valores de los pesos correspondientes. F 2 y en el centro un peso E 3 . 4. Fig. Anote las lecturas en cada dinamómetro Fig. 6.6 7. Anote las lecturas de cada dinamómetro. 9. utilice los agujeros de 10cm y 70 cm para las fuerzas F 1 y F 2 como muestra la figura 5. Desplace el cuerpo de F 3 al agujero a 30cm del primer dinamómetro. Anote las lecturas de cada uno de ellos . Adicione un cuerpo de masa g a 10 cm del otro dinamómetro. Suspenda la regla con los dinamómetros.6. 8. Coloque en el agujero del centro de gravedad de la regla un cuerpo de masa g que es la que es la F 3 . Anote las lecturas de cada una de ellas. Desarrollo del Cuestionario V.7 N 70 g En el punto D2 (70 cm) 1.1 N 110 g Medida con los dinamómetros Medidas En el punto D1 (10 cm) En el punto D2 (70 cm) (con 50 g en el centro de gravedad) Peso Masa 0. 5 y 13 115º 155º 90º Medida con los dinamómetros (Solamente la regla) Medidas Peso Masa En el punto D1 (10 cm) 0.6 N 160 g Medida con los dinamómetros (con 50 g en el punto 40 cm) Medidas Peso Masa En el punto D1 (10 cm) 0.6 N 60 g 1. Gráficos .TABLA DE VALORES: Tablas de Círculos Ángulos Entre F1 y E Entre F2 y E Entre F1 y F2 Pesos iguales 120º 120º 120º Relación 3.5 N 150 g Medida con los dinamómetros (con 50 g en el punto 40 cm adicionando 100g en el punto 60 cm) Medidas Peso Masa En el punto D1 (10 cm) 0.2 N 220 g IV.5 145º 125º 90º Relación 12.6 N 60 g En el punto D2 (70 cm) 1.9 N 90 g En el punto D2 (70 cm) 2.4. Desarrollo del cuestionario “Pregunta 6”: Solamente la Regla. Desarrollo del cuestionario “b”: Para pesos en relación de 3. Desarrollo del cuestionario “c”: Para pesos en relación de 5. .Desarrollo del cuestionario “a”: Para pesos iguales. 4 y 5. 12 y 13. . Desarrollo del cuestionario “Pregunta 8”: Regla trasladando al punto 40 cm el peso de 50 gr.Desarrollo del cuestionario “Pregunta 7”: Regla aumentando al centro de gravedad (50 cm) un peso de 50 gr. Desarrollo del cuestionario “Pregunta 9”: Regla con un peso de 50 gr en el punto 40 cm y aumentando 100 gr en el punto 60 cm. . Si la resultante de fuerzas es igual a cero. ¿Qué observa de las fuerzas que actúan sobre la regla acanalada? DESARROLLO DEL CUESTIONARIO : 1. Confecciones un cuadro de sus resultados y de los errores experimentales porcentuales con respecto a la equilibrante colocada. el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme. 3. En la mayoría de los casos no tenemos las coordenadas de los vectores sino que tenemos su módulo y el ángulo con el que la fuerza está aplicada. Mida los ángulos en los pasos 5.1 ¿Concuerda con el valor teórico de 120°? 4. Compares los valores | E | y los ángulos . . por la ley del coseno y por descomposición rectangular.b y 5. ¿Concuerda el valor hallado por el método gráfico con la fuerza E? ¿Qué diferencias hay entre la fuerza resultante y fuerza equilibrante? 2.V. Calcule teóricamente las reacciones en los puntos de suspensión para los pasos 8 y 9 y compare con las lecturas de los dinamómetros. 5. y hallados con el obtenido en el paso 1 y las medidas experimentalmente. Encuentre teóricamente el valor dela fuerza equilibrante para cada caso. haga un gráfico que exprese visualmente lo que explique en su respuesta? 6. Fuerza resultante Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (como suma de vectores) obteniendo una fuerza resultante. 7.c sea 90°. CUESTIONARIO 1. ¿Son iguales las lecturas en los dinamómetros en los pasos 6 y 7? ¿por qué? ¿En que caso los dinamómetros marcarán igual. Verifique que el ángulo entre las cuerdas en los casos 5. por la ley de senos o de Lamy. 1. es decir que no modifica su velocidad. Para sumar las fuerzas en este caso es necesario descomponerlas proyectándolas sobre los ejes y luego volver a componerlas en una resultante (composición y descomposición de fuerzas). es decir equivalente a todas las demás. esto es explicable debido a que en ambos casos el centro de masa está ubicado en forma más próxima a un dinamómetro y más alejada del otro.12 y 13. 5. Los dinamómetros marcarán igual en ambos casos si y solo sí el centro de masa del sistema se ubicase a igual distancia de los dinamómetros 7 . 4. ¿Son iguales las lecturas en los dinamómetros en los pasos 6 y 7? ¿Por qué? ¿En qué caso los dinamómetros marcarán igual. 3. haga un gráfico que exprese visualmente lo que explique en sus respuestas? Las lecturas que indican los dinamómetros son diferentes en los casos 6 y 7. Teóricamente podemos enunciar lo siguiente: 3/sen (143)=4/sen (127)=5/sen (90)=2R E= -5i F1= -3cos (37)i + 3sen (37)j F2= 4cos (53)i + 4sen (53)j Tal que: FR= -FEQUILIBRANTE FR=E+ F1 + F2 Análogamente hacemos cuando las fuerzas son iguales o están en la relación de 5.2 y 5. Verifique que el ángulo a entre las cuerdas en los casos 5.3 sea 90° Se verificó experimentalmente que el ángulo formado entre las cuerdas es recto.Fuerza equilibrante: Se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo módulo y dirección que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. Sumando vectorialmente a todas las fuerzas (es decir a la resultante) con la equilibrante se obtiene cero. 2. Es la fuerza que equilibra el sistema. lo que significa que no hay fuerza neta aplicada. Para que el cuerpo esté en equilibrio este deberá cumplir las dos condiciones de equilibrio. ya sea estático o dinámico.¿Qué observa de las fuerzas que actúan sobre la regla acanalada? Se observa que si actúan dos fuerzas en puntos diferentes del cuerpo (no colineales) se necesitará de una tercera que esté colocada en el centro para que el cuerpo esté en equilibrio. CONCLUSIONES : Después de haber estudiado y analizado diferentes ejemplos reales de equilibrio. a mantenerse en estado de equilibrio. las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados movimientos o. . podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento y a cada momento están interactuando diferentes tipos de fuerza. De igual modo para una mayor cantidad de fuerzas aplicadas al cuerpo.