fis Laboratorio 02 Estatica 2.doc

7/26/2019 fis Laboratorio 02 Estatica 2.doc

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Mecnica de Slidos Tecsup P.F.R.

PRCTICA DE LABORATORIO N 02PRCTICA DE LABORATORIO N 02

ESTTICA. SEGUNDA CONDICIN DE EQUILIBRIO.

1. OBJETIVOS

1) Comprobar experimentalmente la segunda condicin de euilibrio!para "uer#as coplanares no concurrentes.

$) %eri&car los resultados obtenidos experimentalmente ' contrastarloscon los procedimientos tericos dados en clase ' establecer lasdi"erencias de "orma porcentual.

() eterminar relaciones matemticas entre las *ariables "+sicas ueinter*iene en el experimento.

2. MATERIALES

- Computadora personal con programa PASCO CapstoneTM

instalado- ,nter"ace 80 !n"#e$sa% Inte$&a'e ( )SB %"n*- Sensor de "uer#a -1)- Pesa de !/ 0 -)- %arillas -()- 2ases soporte -()- Palanca con cursor ' manecilla- 3rapas -pin)- Transportador- Regla- Calculadora -alumno)

+. ,)NDAMENTO TE-RICO

+.1 Moento o To$/!e e !na &!e$a.

4n el euilibrio de los cuerpos cuando estos estn sometidos ala accin de "uer#as no concurrentes! surge una nue*a magnitud"+sica llamada momento de fuerza o torque! ue tratar de 5usti&car

de un modo directo la capacidad ue poseen las "uer#as para producirrotacin.

6u+ algunos e5emplos de momentos.

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4s "cil comprobar la existencia del momento slo basta mirarlas &guras ' buena parte de las muinas ' 8erramientas ue usamosa diario para comprobar su existencia. e este modo depende tantodel *alor Fde la "uer#a! como de la distancia rde la l+nea de accinde la "uer#a al centro o e5e de rotacin.

Sabemos ue9

FrM = Ve'to$"a%ente

FlM .= Es'a%a$ente

+.1.1. Teo$ea e Va$"non.4ste teorema "ue enunciado por Pierre %arignon en 17:.

;l di5o9


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Tecsup P.F.R. Mecnica deSlidos

4nsamblar todas las pie#as como se *e en la &gura 1.

,"!$a 1.Primer monta5e.

,ngrese al programa PASCO CapstoneTM! 8aga clic sobre el icono'$ea$ e7pe$"ento ' seguidamente reconocer los sensores de"uer#a -dinammetros) pre*iamente insertados a la inter"ase 80

!n"#e$sa% Inte$&a'e.

?aga clic en el icono CON,I)RACION' seleccione 'a4"a$ s"noa una "recuencia de / ?#. @uego presione el icono del SENSOR DE,)ER9A luego seleccione n!:$"'o ' cambie a $ ci"ras despuAs dela coma decimal. SegBn in"ormacin proporcionada por el "abricantela m+nima lectura ue proporciona el euipo es de .( 0 ' la mxima/ 0.

espla#a el cursor de tal modo ue la manecilla seale *erticalmente8acia aba5o.

?acer el monta5e de los casos mostrados en las &guras $! ( ' =.Dtili#a los *alores de l1' l$dados en la tabla 1.

$


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,"!$a 2.Primer Caso.

,"!$a +.Segundo caso.

,"!$a 6.Tercer caso.

$1


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@lene la tabla 1! calculando el porcenta5e de error -E error). Para estoasumir el producto l1.,1como *alor calculado ' el producto l, ., como*alor medido

TABLA 1

PRIMER CASO SE)NDO CASO TERCER CASO

,1 N 1! 1! 1! !/ 1! 1!/ 1! 1! 1!

l1 cm 20 10 ; 20 12 20 8 10 10

l, cm 20 20 20 20 20 20 20 10 ;

, N

l1.,1 N.cm

l,., N.cm

E$$o$ M

%

bser*acin9Podemos tomar a < e$$o$como9

_ _ exp.100%

_

Valor terico Valor erimental

valor terico

6.2 Moento e !na &!e$a 'on #a$"as &!e$as ap%"'aas.

?acer el monta5e de los casos mostrados en las &guras /! ! : '7.

$$


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,"!$a .Primer caso.

,"!$a ;.Segundo caso.

,"!$a =.Tercer caso.

,"!$a 8.Cuarto caso.

$(


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@lenar la tabla $! calculando el porcenta5e de error! para esto asumir ,del sensor de "uer#a como *alor medido ' ,CALC)LADOse obtiene de aplicarla segunda condicin de euilibrio.

TABLA 2

PRIMERCASO

SE)NDOCASO

TERCERCASO

C)ARTOCASO

,1 N !/ !/ !/ !/

,2 N !/ 1! 1! 1!

,+ N 1! 1!/

, N

l1 cm ; 8 ; ;

l2 cm 18 20 16 10

l+ cm 20 18

l, cm 16 18 16 20

l".," N.cm

l,., N.cm

E$$o$M

%

$=


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6.+ Pa%an'a e !n so%o 4$ao.

4nsamble las pie#as como se muestra en la &gura >! mide el pesode la regla en euilibrio -P) con el sensor de "uer#a ' antalo en latabla (.

@a regla de euilibrio debe permanecer siempre en posicin8ori#ontal. Medir ,MEDIDA-sensor de "uer#a).

Completar la tabla (! ' determinar el torue resultante respecto alpunto O! utili#ando la segunda condicin de euilibrio 8allar,CALC)LADA.

,"!$a >.Monta5e de palanca de un bra#o.

TABLA +

,1-0) ,2-0) ,+-0) P-0) ,MEDIDA-0)

," N

l" cm 11 2> 61 20? 61

l".," N.cmMMEDIDO

M03 N.cm E@


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6.6 Rea''"ones en !n pasao$.

?acer el monta5e segBn se muestra en la &gura 1! determinar elngulo -=G G) con la a'uda del transportador.

Seguidamente medir ,MEDIDA-sensor de "uer#a)! completar la tabla = 'determinar el torue resultante con respecto al punto 0.

Dtili#ando la segunda condicin de euilibrio 8allar ,CALC)LADA.

,"!$a 10.Monta5e reacciones en un pasador.

TABLA 6

,1 ,2 ,+ P ,MEDIDA

," N

l" ' 11 2> 61 20? 61

l".," N.',NETA

3

M03

lI .,(MMEDIDO

< ERROR M

$


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. C)ESTIONARIO

.1 Con $espe'to a% p$o'eso Moento e !na &!e$a o to$/!e$espona

/.1.1 HIuA es momento de una "uer#a o torue ' ue unidadespresentaJse llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dichafuerza para producir un giro o rotacin alrededor de un punto.Su unidad es newtonmetroo newton-metro, indistintamente. Susmbolo debe escribirse como N m o Nm

/.1.$ HIuA es bra#o de palanca ' para uA sir*eJes el punto de apoyo de una fuerza dinmica que se produce por

el traba!o opuesto a la fuerza esttica o en reposo...momento detorsin es el mo"imiento elptico de una fuerza con un punto defuerza fi!o y otro "ariable don la torsin depende de la fuerza

aplicada/.1.( 4l bra#o de palanca l1 H4st en relacin in*ersamente

proporcional con la "uer#a ,1J 4xpliue.Si, ya que al aumentar la longitud de la palanca disminuir la

fuerza.

/.1.= H6 ma'or carga ,1entonces ma'or "uer#a ,2J 4xpliue. Si, ya que toda fuerza aplicada a un cuerpo se le oponeuna reaccin del mismo modulo pero en sentido contrario, lo quehace que se cumpla la primera condicin de equilibrio.

/.1./ ibu5ar el .C.@. de la regla para todos los casos.

/.1. HPor uA no se consider el peso de la regla de euilibrio en elexperimentoJ Kusti&ue su respuesta.

#orque su peso ya esta en equilibrio al enganchar la regla en laparte del centro de esta en el su!etador.

/.1.: HDn cuerpo ue no gira est en euilibrioJ IuA tipo deeuilibrio es el ue se reali#a en la experiencia

Si, si se le considera como particula solo debe cumplir laprimera condicin de equilibrio pero si se le considera comocuerpo rigido se debe cumplir la primera y la segunda condicin deequilibrio.

/.1.7 HSe puede 8ablar de euilibrio sin antes 8aber elegido unsistema de re"erenciaJ Kusti&ue su respuesta

$:
https://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Metrohttps://es.wikipedia.org/wiki/Newton_(unidad)https://es.wikipedia.org/wiki/Metro


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No, ya que es necesario tener un ni"el de referencia para asi lle"aracabo nuestro sistema$ si es particula no es necesario pero si escuerpo rigido debe tener en cuenta su punto de apoyo.

/.1.> Se puede dar alguna relacin matemtica en la tabla utili#ando

los *alores obtenidos. HCulJ emuestre matemticamente

.2 Con $espe'to a% p$o'eso Moento e !na &!e$a 'on#a$"as &!e$as ap%"'aas $espona

/.$.1 ibu5ar el .C.@. para el caso =.

/.$.$ HIuA es centro de gra*edadJ

%s el punto de aplicacin de la resultante de todas las fuerzas degra"edad que actun sobre las distintas masas materiales de uncuerpo.

/.$.( H@a l+nea de accin del peso de cualuier cuerpo se aplicanecesariamente en el centro geomAtrico del mismoJ Kusti&uesu respuesta.

Si, porque es la parte de equilibrio de dicho cuerpo y no

necesariamente debe estar ubicado en el interior del cuerpo sinoen el e&terior.

/.$.= HDn cuerpo sin ningBn punto de apo'o puede girar aplicndoleuna "uer#a le5os de su centro de gra*edadJ Kusti&ue surepuesta matemticamente.Si fuera partcula no es indispensable un punto de apoyo, pero enrealidad e&isten en mayor cantidad cuerpos rgidos los cualesnecesitan un punto de apoyo.

.+ Con $espe'to a% p$o'eso Rea''"ones en !n pasao$$espona

$7


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/.(.1 ?alle la reaccin en el p"n0-magnitud ' direccin)

/.(.$ @a reaccin Hpasa por la l+nea de accin de la "uer#aJ HPor uAJ

/.= Muestres tres aplicaciones de Torue a su especialidad -con losclculos respecti*os)

;. P$o4%eas.@os problemas a continuacin se desarrollarn de "orma anal+tica.

+ro,lema 1. @os cables 62 ' 2C se su5etan al tronco de un rbolmu' grandepara e*itar ue se caiga. Si se sabe ue las tensiones en los cables

62 ' 2Cson de /// 0 ' 0! respecti*amente! determine el momentorespecto de de la "uer#a resultante e5ercida por los cables sobre el rbol en 2..

+ro,lema /0. 4l aguiln 62 de m ue se muestra en la &gura tieneun extremo &5o 6. Dn cable de acero se estira desde el extremo libre2 del aguiln8asta el punto C ubicado en la pared *ertical. Si la tensin en el cableesde $./ L0! determine el momento alrededor de 6 de la "uer#a e5ercida

porel cable en 2..

$>


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=. APLICACI-N A LA ESPECIALIDAD @Se p$esenta osap%"'a'"ones e% tea $ea%"ao? ap%"'aos a s! espe'"a%"a.

Se presentaran un m+nimo de $ aplicaciones del tema del laboratoriore"erido a su especialidad.

:.1

:.$

8. OBSERVACIONES

:.1

:.$

:.(

>. CONCL)SIONES

7.1

(


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7.$

7.(

10. BIBLIORA,IA @sen &o$ato e %a APA

(1

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