informe de fisica 1

Mecánica de Sólidos PFR 2014-II

Laboratorio de Mecánica de Sólidos

Práctica de Laboratorio N° 1

“Estática: Primera condición de Equilibrio.”

Reporte

Integrantes:

Aguilar Apolaya Edivaldo Yair

Barrientos Ruiz Jheyson Stip

Grupo: C12-2-C

Mesa: N°1

Profesora: Vargas Gargate, Penélope

Fecha de Realización: 14 de agosto

Fecha de Entrega: 21 de agosto

2014 – 2

Estática: Primera condición de Equilibrio


1.-Introducción.-

Gran cantidad de los cuerpos pueden estar en equilibrio sin tener ninguna fuerza externa que lo mueva o deforme, la rama que estudia esto es la Estática, conoceremos a la magnitud vectorial fuerza el cual es el responsable de las distintas situaciones del equilibrio y el cual está íntimamente ligada a la interacción de los distintos cuerpos del universo.

2.- Objetivos.-


1) Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio para fuerzas coplanares (en un mismo plano) y concurrentes (pasan por el mismo punto).

3.- Fundamento teórico

Estática

Son las condiciones que debe tener un cuerpo o un sistema para que se encuentren en equilibrio.

Equilibrio

El equilibrio refiere a un estado de estabilidad, o de balanceo/compensación entre los atributos o características de dos cuerpos o de dos situaciones

Fuerza de Gravedad

Es aquella con la cual se atraen dos cuerpos en el universo. Un caso particular de esta atracción se debe a la interacción gravitatoria entre los cuerpos y la tierra.

Cuando el cuerpo está próximo a la superficie terrestre, el valor de la fuerza de gravedad se calcula así:

Fg = mg

Fg = Fuerza de gravedad (N)

m = masa (Kg)

g = gravedad (m/s2)

Fuerza Resultante.-


Es aquella que reemplaza a un grupo de fuerzas actuantes en un cuerpo y que puede producir el mismo efecto físico. La FR es la suma vectorial del grupo de fuerzas.

Los módulos de las fuerzas se calculan así:

FR = F2 + F3

O también de la siguiente forma:

FR = √F22+F32+2F2F3 cosθ

Primera Condición para el equilibrio.-

Cuando un cuerpo se encuentra en reposo o moviéndose con velocidad constante, es decir sin aceleración, decimos que está en un estado mecánico llamado: Equilibrio de traslación. Reposo o MRU Equilibrio de Traslación.

Entonces, si un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación y sobre el actúan fuerzas, estas deben cumplir que:

FR=0

(1era condición de equilibrio)

4.- Materiales.-

Los materiales que se usarán son los siguientes:

4.1.- Computadora personal con programa Data Studio instalado.

4.2.- Interface USB link


4.3.- Sensor de fuerza

4.4.- Pesas de 0,5 N

4.5.- Transportador.-

5.-Procedimiento.-

Antes de empezar con la experiencia, se debió proceder a tomar un pequeño test de preparación, para saber cuánto es que conocemos sobre el tema, el cual se tomara al final del laboratorio.


5.1.- Armado del montaje y explicación de la experiencia.-

La profesora enseña la parte teórica del laboratorio a realizar, la cual incluye:

- Objetivos.

- Fundamentos teóricos del tema a tratar.

- Ecuaciones matemáticas.

- Montaje con respecto a la experiencia a realizar.

Luego se procede a armar el montaje propuesto para la experiencia, para la cual la profesora nos otorga los materiales respectivos, hubo algo de demora en el armado pero luego se procedió a encender la pc y abrir el software DataStudio.

Después de armar el montaje, la profesora nos explica en si como realizar la experiencia tomando de ejemplo una de las mesas con el montaje ya armado, luego procedimos a realizar nuestra experiencia en nuestra propia mesa.

Antes de empezar con la experiencia, se nos recomienda masar las pesas de 0.5 N ya que será muy necesario para los cálculos a trabajar.

5.2.- Ejecución de la Experiencia – Medición de la fuerza con los sensores utilizando el software Data Studio.-

En primer lugar tasamos los sensores para que no existan datos erróneos, luego conectamos a la PC los sensores de fuerza y preparamos las pesitas.

Luego se coloca una pesita y se empieza a obtener los datos en Newtons, así sucesivamente se le va agregando una pesita más hasta llegar a las 5 pesitas y que existan diferentes datos en los 5 casos.

También se tiene que medir los ángulos que resultan en cada aumento de la pesa, ya que nos ayudara en los cálculos.


Se recomienda que al hacer la experiencia no se mueva el montaje, ya que distorsiona y produce datos erróneos que fácilmente nos pueden llevar al error.

5.3.- Finalización de la experiencia – Ejecución de los cálculos y desmontaje.

Luego de obtener los datos, se procede a realizar los cálculos, ya sea por la fórmula de fuerza resultante o por fuerza gravitacional.

Finalmente con los cálculos obtenidos se procede a apagar la PC (ya que no la seguiremos necesitando) y a obtener los porcentajes de error de los cinco casos de la experiencia.

Después de terminar con todos los cálculos y tablas, se procede con el desarme del montaje y guardado de las mismas herramientas, para luego evaluar los datos y sacar las conclusiones sobre el tema trabajado.

---Al final de la experiencia se procede a tomar un test sobre cuanto hemos aprendido sobre el tema trabajado.

6.- Obtención y procesamiento de datos.-

6.1.- Toma de datos:

Masa1: 50g Masa1+2: 99,7g

Masa1+2+3: 149,6g Masa1+2+3+4: 200,1g

Masa1+2+3+4+5: 249,9g

6.1.1.-Tabla de ingreso

F1 (N) F2 (N) F3 (N) Θº

Primera prueba 0,489 N 0,4 N 0,2 N 95º

Segunda prueba 0,975 N 0,7 N 0,3 N 82º

Tercera prueba 1,46 N 1,0 N 0,4 N 76º

Cuarta prueba 1,96 N 1,3 N 0,6 N 73º

Quinta prueba 2,44 N 1,6 N 0,7 N 71º

6.1.2.- Montaje.-

Este será el montaje sugerido para la experiencia:


6.2.-Procedimiento de datos:

6.2.1.-Cálculos matemáticos:

F=m∗g

F2+F3=√ (F2 )2+(F3 )2+2∗F2∗F 3∗cosΘ=0

E%= V Teórico−Vmedido

Vteóricox100

Fuerza F1 (N)

Primera prueba Segunda prueba

F=m∗g F=m∗g

F=0,05∗9,78 F=0,0997∗9,78

F=0,489N F=0,975N

Tercera prueba Cuarta prueba

F=m∗g F=m∗g

F=0,1496∗9,78 F=0,2001∗9,78

F: Peso

m: Masa

g: Gravedad

F1: Fuerza 1

F2: Fuerza 2

F3: Fuerza 3

Θº: Ángulo


F=1,46N F=1,96N

Quinta prueba

F=m∗g

F=0,2499∗9,78

F=2,44N

6.2.2.-Datos obtenidos del software DataStudio

Fuerza F2 (N)


F1=0,4 N F2=0,7 N


F3=1,0 N F4=1,3 N

Quinta prueba

F5=1,6 N

Fuerza F3 (N)


F1=0,2 N F2=0,3 N


F3=0,4 N F4=0,6 N

Quinta prueba

F5=0,7 N

6.2.3.-Ángulos medidos con el Transportador Θº


Θº= 95º Θº= 82º


Θº= 76º Θº= 73º


Quinta prueba

Θº= 71º

6.2.4.-Fuerzas Resultantes (F2 +F3) (N)

Primera prueba

FR=√(F 2)²+(F3) ²+2 F2 F3cosΘ

FR=√(0,4 )2+(0,2 )2+2∗0,4∗0,2∗cos 95 º

FR=0,43N

Segunda prueba

FR=√(F 2)²+(F3) ²+2 F2 F3cosΘ

FR=√(0,7 )2+ (0,3 )2+2∗0,7∗0,3∗cos 82º

FR=0,8N

Tercera prueba

FR=√(F 2)²+(F3) ²+2 F2 F3cosΘ

FR=√(1,0 )2+(0,4 )2+2∗1,0∗0,4∗cos 76 º

FR=1,16N

Cuarta prueba

FR=√(F 2)²+(F3) ²+2 F2 F3cosΘ

FR=√(1,3 )2+(0,6 )2+2∗1,3∗0,6∗cos73 º

FR=1,6N

Quinta prueba

FR=√(F 2)²+(F3) ²+2 F2 F3cosΘ

FR=√(1,6 )2+(0,7 )2+2∗1,6∗0,7∗cos71 º

FR=1,94N

6.2.5.-Porcentaje de error:

A continuación obtendremos los porcentajes de error de los datos obtenidos:



Vteóricox100



Vteóricox100 E%=

V Teórico−VmedidoVteórico

x100

E%= 0,489−0,4313

0,489x100 E%=

0,975−0,80,975

x100

E%= 11,8 % E%= 17,94%



Vteóricox100 E%=

V Teórico−VmedidoVteórico

x100

E%= 1,46−1,161,46

x100 E%= 1,96−1,61,96

x100

E%= 20,54% E%= 18,36%

Quinta prueba


Vteóricox100

E%= 2,44−1,942,44

x 100

E%= 20,49%

6.3.-Tabla de resultados

Aquí podremos observar los datos que resultaron de la experiencia:

(F2 +F3) N F1 N % EPrimera prueba 0,43 N 0,489 N 11,8%Segunda prueba 0,8 N 0,975 N 17,94%Tercera prueba 1,16 N 1,46 N 20,54%Cuarta prueba 1,6 N 1,96 N 18,36%Quinta prueba 1,94 N 2,44 N 20,49%

6.4.-Grafica de Fuerza


0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

0.5

1

1.5

2

2.5

0.43

0.8

1.16

1.6

1.94

Fuerza vs Fuerza Resultante

F1 (N)

F2 +

F3

(N)

7.-Evaluación de resultados:

Un error pudo hacer sido al momento de calcular el ángulo, se hubiera querido más precisión.

Otro error podría ser al momento de haber usado la balanza. Los porcentajes de error salieron algo elevados, esto quiere decir que en

algún momento de la experiencia, se hizo un mal procedimiento o montaje.

8.-Conclusión.-

Se determinó experimentalmente la primera condición de equilibrio ya que se demostró que la sumatoria de los módulos de dos vectores, que eran la fuerza resultante, era igual a una tercera magnitud de fuerza y si se restaban el resultado sería cero.

9.-Bibliografía.-

--Bastero, J. (2011). Curso de mecánica. Navarra: Ediciones Universidad de Navarra S.A.

--Beer, P. (2010). Mecánica Vectorial para Ingenieros Estática. México: McGraw-Hill.

--Tippens, P. (2011). Física: Conceptos y aplicaciones. Santa Fe: McGraw-Hill.

--Serway, R. (1993). Física: Tomo I. (3ra. Ed.). México: McGraw-Hill.

--Beer, P. (2011). Estática. México: McGraw-Hill.

--Abad, L. (2011). Fluidos. Estática y dinámica. Madrid: Garceta Grupo Editorial.

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