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FUERZAS PARALELAS

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Guías de Prácticas de Laboratorio

Codificación: LAF-G-301

Número de Páginas:

Revisión No.: 0

Fecha Emisión: 28/04/15

Laboratorio de: FISICA MECÁNICA

Título de la Práctica de Laboratorio: FUERZAS PARALELAS

Elaborado por:

DIANA MARCELA COY

ADRIANA QUIROGA

JESÚS ADALBERTO MAPPE

B.

Docente Departamento de Física

Revisado por:

Jhon Vargas

Manuel Vinchira Carlos R. Hernández

Aprobado por:

Comité de Departamento de Física

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Control de Cambios

Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión

Guía de práctica de laboratorio inicial

0 8/12/2017

1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Departamento de Física

2. PROGRAMAS: Ingenierías: Mecatrónica, Telecomunicaciones, Civil, Multimedia e

Industrial, Ambiental, Biomédica 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física Mecánica. 4. SEMESTRE: Segundo.

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5. OBJETIVOS: 5.1 OBJETIVO GENERAL

Verificar experimentalmente de manera cualitativa y analíticamente las condiciones de Equilibrio. Predecir a través de las condiciones de Equilibrio translacional y rotacional para un montaje con ciertas características iniciales la magnitud de una fuerza y punto de aplicación que garantice la condición de equilibrio, para verificar experimentalmente los resultados

5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Verificar experimentalmente el carácter vectorial de las fuerzas. Observar experimentalmente la condición de equilibrio translacional y

rotacional para un sistema de fuerzas paralelas. Comprender el concepto de torque. Determinar geométricamente el punto de aplicación de una fuerza para

conseguir la condición de equilibrio de un sistema de dos fuerzas paralelas.

Determinación experimental del centro de gravedad para un cuerpo rígido. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR:

Aplicar el conocimiento teórico de la Física en la realización e interpretación de experimentos.

Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones.

Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio mediante el uso óptimo de herramienta tecnológicas.

Identificar los elementos esenciales de una situación compleja , realizar las aproximaciones necesarias y construir modelos simplificados al interpretar los

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resultados que me describan la situación experimental para comprender su comportamiento en otras circunstancias de otras condiciones iniciales .

Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina.

Actuar con responsabilidad y ética profesional, manifestando conciencia de solidaridad y justicia, y respeto por el medio ambiente.

Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje escrito para su

divulgación. Conocer el desarrollo conceptual de la Física en términos históricos y

epistemológicos. 7. MARCO TEORICO: Se desarrollará de acuerdo a preguntas o tópicos que el estudiante debe consultar.

Preguntas:

1. Defina que es torque y describa la ecuación correspondiente. Defina cada uno de los términos dela ecuación. Consultar (Sears Zemansky volumen 1 13A Edición. págs. (308 a 311)).

2. ¿Cuáles son las condiciones de equilibrio para un cuerpo rígido? (Consultar acerca de las condiciones de equilibrio para un cuerpo

(Sears Zemansky volumen 1, 13A Edición. págs. (344 a 345)) 3. Para la regla mostrada en la figura 1:

¿Cuáles son: la magnitud, dirección y sentido del torque alrededor del eje que pasa por el punto A y es perpendicular al plano de la

hoja debido a la fuerza 𝐹1 = 10𝑁? Muestre el procedimiento del cálculo.

¿ En qué sentido se produce el torque?¿Es positivo o negativo? Justifique su respuesta.

Repita el procedimiento anterior para el eje B.

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Figura 1. Aplicación de fuerzas sobre una regla

Revisar concepto de centro de gravedad. (Sears Zemansky volumen 1 13A Edición. págs. ( 345- 347).

De acuerdo a lo comprendido explicar cómo geométricamente se puede obtener el punto de aplicación de un par de fuerzas paralelas que se muestra en esta dirección:

https://www.google.com/search?q=http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaqui

mica/4quincena3/4q3_contenidos_3b.htm&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefox-

b&gfe_rd=cr&dcr=0&ei=UhMoWt3oGIvQ8AeKs6LADQ

En el caso de no poder acceder a esa página en el siguiente recuadro Se muestra cómo obtener la magnitud de un par de fuerzas paralelas y se indica cómo obtener su punto de aplicación geométricamente que debe ser explicado y sustentado con las condiciones de equilibrio.

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Nota:

Por parte del docente se debe utilizar este escenario para complementar la teoría en el tópico de equilibrio como mínimo 30 y máximo 45 minutos.

MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O EQUIPOS: Montaje que incluye reglas de madera o metálicas Juego de pesas Cuerdas Dinamómetros

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Balanza de brazos o digitales Nivel (aplicación celular) 8. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y

EQUIPOS UTILIZAR : El montaje para esta práctica debe ser operado por el Docente o el personal del

laboratorio.

Los estudiantes luego de una explicación sobre su adecuado uso y las respectivas precauciones tomaran los datos necesarios para cumplir los objetivos trazados.

Los estudiantes pueden guardar en archivos digitales fotográficos los montajes que hayan utilizado.

9. CAMPO DE APLICACIÓN: En el campo de la Ingeniería las condiciones de equilibrio resultan ser pilares en su formación académica y en trabajo de aplicación práctica profesional cotidiana. 10. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: Procedimiento experimental.

El montaje para esta práctica será realizado previamente por los Laboratoristas o el Docente recalcando los procedimientos que se deben tomar para optimizar el trabajo experimental. Parte 1 Determinación del centro de masa

1. Determine y registre la masa de la regla. 2. Realice el montaje mostrado en la figura 2. 3. Ajuste la posición del dinamómetro hasta que observe el mejor balance. 4. Registre en la tabla la posición del centro de masa experimental y comparelo con el

valor teórico.

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Montaje Experimental Esquema 1

Figura 2. Determinación del centro de gravedad

Tabla 1

Masa(kg) Posición del centro de masa 𝒙𝒈(𝒎)

Teórico Experimental

Parte 2 Determinación de torque debido a dos fuerzas paralelas 1. Realice el montaje experimental de la figura 3. Ubicar el dinamómetro en la

posición del centro de masa.

2. Ponga una masa 𝑚1 = 0.100𝑘𝑔 en la marca de 0.10 𝑚. Experiemntalmente determine la posición 𝑥2 a la cual la masa 𝑚2 = 0.080𝑘𝑔 debe se puesta con el fin de balancear la regla. Registre este valor en la tabla de datos.

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3. Calcule el brazo de palanca 𝑑𝑗 para cada fuerza, para este caso 𝑑𝑗 = |𝑥𝑔 − 𝑥𝑗 |

donde 𝑥𝑗 es la posición de cada una de las masaa sobre la regla. Registre los

valores enla tabla de datos. 4. Complete la taba de datos y cálculos.

Montaje Experimental Esquema 2

Montaje Experimental Esquema 2

Figura 3. Determinación de torque debido a dos fuerzas paralelas

Masa(kg) Posición 𝒙𝒋(𝒎)

Brazo de palanca 𝒅𝒋(𝒎)

Torque 𝝉(𝑵𝒎)

Porcentaje de

diferencia %

𝑚1 = 𝑥1 = 𝑑1 = 𝜏 ↺=

𝑚2 = 𝑥2 = 𝑑2 = 𝜏 ↻=

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Parte 3 Aplicación de condiciones de equilibrio traslacional y rotacional 1. Realice el montaje experimental de la figura 4. 2. Dibuje de diagrama de cuerpo libre del sistema.

Montaje Experimental Esquema 3

Figura 4. Aplicación de condiciones de equilibrio

Figura 4. Aplicación de condiciones de equilibrio traslacional y rotacional.

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3. Registre los datos de la magnitud de las fuerzas y su posición (eje de rotación

en el punto donde se aplica la fuerza 𝑅𝐴) sobre la regla en equilibrio.

Fuerza Magnitud (N) Posición(m)

𝐹1

𝐹2

𝐹3

𝑤

𝑅𝐴

𝑅𝐵

4. Aplique y verifique las condiciones de equilibrio para el cuerpo rígido.

a) Condición de equilibrio de traslación ∑ 𝐹𝑒𝑥𝑡 = 0. b) Condición de equilibrio de rotación ∑ 𝜏 = 0 . c) ¿Cómo se puede explicar las diferencias entre o calculado y lo evidenciado

en el experimento?

11. RESULTADOS ESPERADOS: Análisis de datos experimentales Realizada la comparación de lo obtenido experimentalmente con su valor teórico

esperado. Justificar Físicamente las pequeñas o grandes diferencias obtenidas. Conclusiones De acuerdo a los objetivos planteados en la práctica, escriba las conclusiones correspondientes.

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12. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA

Cada práctica se evaluará de la siguiente forma:

20%

Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz.

80%

Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones.

Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte.

13. BIBLIOGRAFIA:

SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol 1. 13A Edición.Editorial PEARSON . México 2013 SERWAY BEICHNER. Física Para ciencias e ingenierías Vol1 . México. Editorial Mc Graw Hill. 2002 .

Loyd, D. H.(2014). Physics laboratory manual. Boston,MA:Cengage.

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14. WEBGRAFÍA Revisar los videos

(Definiciones) http://www.parro.com.ar/definicion-de-fuerzas+paralelas

http://recursostic.educacion.es/secundaria/edad/4esofisicaquimica/impresos/quincena3.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=vAqCWgc3Q7M

https://www.youtube.com/watch?v=ryq9qLsSB2k

https://www.youtube.com/watch?v=Cv7l1_FVVOs

https://www.youtube.com/watch?v=zBQoe5hK8PI

https://www.youtube.com/watch?v=Bw9hdBrkHCY