CURSO

LABORATORIO DE FSICA IIPFR

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PRCTICA DE LABORATORIO N 01

ESTTICA. PRIMERA CONDICIN DE EQUILIBRIO

1. INTRODUCCIN

En todo tipo de naturaleza siempre existe fenmenos a los cuales el hombre a tenido que pensar razn y ver cuales poda ser la solucin. Ante ello nos encontramos con la esttica y las condiciones que el primer descubridor Newton tubo que especificar para aquel comportamiento que se daba. Dado ello en este laboratorio investigaremos los comportamientos de la esttica y cmo se comporta en diferentes condiciones.

Veremos:

Verificacin del dinammetro: Ley de accin y reaccin: Paralelogramo de fuerzas concurrentesA todo ellos veremos a verificar con nuestros sensores en interface las diferentes fuerzas que se aplican.

2. OBJETIVOS

Comprobar experimentalmente la primera condicin de equilibrio, para fuerzas coplanares y concurrentes.

Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los procedimientos tericos dados en clase y establecer las diferencias.

Determinar relaciones matemticas entre las variables fsicas que interviene en un experimento. (Tecsup, 2012)

3. FUNDAMENTO TERICOEsttica. Primera Condicin De Equilibrio

Fuerza

El concepto de fuerza se relaciona frecuentemente con el esfuerzo muscular, empuje, traccin, etc. Para poder mover un objeto se necesita de fuerza aplicado en un punto del objeto. Algunas fuerzas que podremos mencionar son la tensin, fuerza de rozamiento, peso, normal.

Diagrama de Cuerpo Libre: DCL Se asla el cuerpo de todo el sistema Se representa el peso del cuerpo con un vector dirigido siempre hacia el centro de la tierra.(W) Si hay superficies en contacto, se representa mediante un vector perpendicular a las superficies.(N) Si hubiese cables cuerdas se representan como tensin.(T) Si hubiese rozamiento se representa a la fuerza de roce mediante un vector tangente a la superficie.Medicin de la fuerza:En este tem veremos un sistema a escala diseados para los efectos anteriormente indicados con una rampa (plano inclinado) y una cuerda. Resolvemos el problema matemticamente haciendo uso del conocimiento de fuerzas coplanares concurrentes y tomando datos directamente del modelo de la escala.

Leyes De Newton:

Primera Ley De Newton: Principio de la inercia Tercera Ley De Newton: Principio De Accin Y Reaccin Primera Condicin De Equilibrio: Diremos que un cuerpo se encuentra en equilibrio cuando la resultante de las fuerzas es cero.

Teorema De Lami: Si el cuerpo est en equilibrio es debido a la accin de tres fuerzas pueden ser:

4. MATERIALES

- Computadora personal - Interfase Power Link

Imagen 1 Imagen 2

- Sensor de fuerza (2)- Pesas de 0.5 N (5)

Imagen 3 Imagen 4

- Varillas (5)- Bases soporte (2)

Imagen 5 Imagen 6

- Cinta mtrica-Transportador

5. INDICACIONES DE SEGURIDAD

Implementos de seguridadLentes de seguridad

Zapatos de Seguridad

Imagen 1. Lentes de seguridad Imagen 2. Zapatos de seguridad

No correr en laboratorio No jugar Trabajar con cuidado, con precaucin y con orden.

Anlisis de Trabajo Seguro (ATS)

NTAREASRIESGOS IDENTIFICADOSMEDIDAS DE CONTROL DEL RIESGO

01Recoleccin de los materiales e instrumentos de medida.Perdida de materiales, sin cuidado cadas.Ir en orden y si es posible con un compaero ms, si los objetos son pesados.

02Instalacin de los sensores en interface, en la computadora.Una mala configuracin u/o manejo ocasionara el estropeo y dao del equipo.Ver y comprobar si es posible con un docente si la instalacin de los equipos es buena.

O3Manejo de los sensores de fuerza.Un mal cuidado ejercido por fuerza bruta o una mala posicin del sensor ocasionara que se malogre.Siempre tener en cuenta que el equipo es frgil, por lo que se debe manejar con cuidado.

04Mala configuracin de las lecturas.Una mala configuracin en el equipo ocasionara que el equipo se caliente o tambin con el sensor.Verificar con el docente y revisar en la gua si las configuraciones son correctas.

05Devolucin y orden en la mesa.Una mala coordinacin ocasionara tanto prdida como daos en los equipos.Siempre coordinar debidamente con el grupo y sin apuros.

Cuadro 1. Desarrollo de Anlisis de Trabajo Seguro.

6. PROCEDIMIENTOS

6.1 Verificacin del dinammetro.

- Ensamblar todas las piezas como se ve en la figura 1.

Figura 1. Primer montaje para la verificacin del dinammetro (Tecsup, 2013)

Ingrese al programa Data Studio, al ingresar al sistema lo recibir la ventana de bienvenida siguiente:

Figura 2. Ventana de bienvenida del data studio (Tecsup, 2013)Haga clic sobre el cono CREAR EXPERIMENTO y enseguida reconocer los dinammetros previamente insertados a la interfase Power Link.

Haga clic en el cono CONFIGURACIN y seleccione tiro positivo a una frecuencia de 50 Hz. Luego presione el cono SENSOR DE FUERZA 1 luego seleccione numrico y cambie a 2 cifras despus de la coma decimal.Seguidamente arrastre el cono MEDIDOR DIGITAL sobre cada uno de los dinammetros. Usted vera aparecer una ventana como la siguiente.

Figura 3. Ventana de seal digital (Tecsup, 2013)

Al hacerle doble clic sobre el icono del sensor de fuerza y seleccionar el icono NUMRICO usted podr agregar la cantidad de cifras despus del punto decimal. Trabaje con 2 cifras. Segn informacin proporcionada por el fabricante la mnima lectura que proporciona el equipo es de 0.03 N y la mxima 50N. Una vez colocado de esta manera y sin ninguna fuerza adicional apriete el botn Zero colocado sobre el mismo sensor.

Ahora determine el peso de una pesa, luego de dos, tres y cuatro pesas respectivamente. Anotando la lectura del dinammetro en la tabla 1.

Tabla 1

Cantidad de pesas12345

Peso (N)0.490.981.471.992.45

Lectura P0.500.030.990.031.490.031.960.032.450.03

Observacin: Podemos tomar a P como el error instrumental del equipo que es la Mnima lectura que efecta entre 2. Segn informacin proporcionada Por el fabricante laminita lectura del sensor fuerza es de 0,03 N.

6.2 Accin y Reaccin

- Haga clic sobre el cono CONFIGURACIN, seleccione la opcin tiro positivo que tiene para el sensor de fuerza 1 y la opcin empuje positivo para el sensor de fuerza 2, ambos a 50 Hz. Ambos deben tener 2 dgitos despus de la coma decimal.

Arrastre el cono GRFICO sobre el sensor de fuerza 1. Usted ver aparecer la ventana de un grfico de fuerza en funcin del tiempo. Luego arrastre el icono GRAFICO 1 sobre el sensor de fuerza 2. As quedara un grfico con 2 ejes Y coordenados de fuerza (para cada sensor) que comparten el eje X (tiempo).

Seguidamente mientras usted tira de los dinammetros como se muestra en la figura 4, otro compaero grabara los datos obtenidos.

Figura 4. Segundo montaje (Tecsup, 2013)

Los cuales deben quedar similares a los obtenidos en la figura 5, observe que se encuentran los datos de ambos dinammetros.

Grfico 5. Resultado del segundo montaje (Data Studio, 2013)

6.3 Paralelogramo de fuerzas concurrentes

- Ensamble las piezas como se muestra en la siguiente figura 6, de tal manera que obtenga F1=0,8 N y F2=0,8 N, de las seales digitales de los dinammetros.

Figura 6. Tercer montaje

- Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor de la diagonal (FR), Anote los valores medidos en la tabla 2.

Tabla 2 (N)1.491.971.43

(N)1.491.990.72

(N)1.46741.50771.4369

P (N)1.47151.47151.4715

60.567.574

60.567.531

% error0.272.462.35

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

Ensamble las piezas tal como se observa en la figura 7 de tal manera que = = 20

Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor diagonal. Anote

Tabla 3()102040

()102040

(N)0.750.780.94

(N)0.730.760.93

(N)1.47721.46591.4401

P (N)1.47151.47151.4715

% error0.400.382.13

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

DIBUJADOPOR: ESCALA:

FR=FECHA:

7. CUESTIONARIO

7.1 Con respecto al proceso de Verificacin del dinammetro responda:

7.1.1 Defina el concepto de fuerza e indique 5 unidades para esta magnitud7.1.2 Represente vectores en tres situaciones aplicadas a su especialidad 7.1.3 Es la fuerza un vector? Por qu? Mencione 5 magnitudes fsicas vectoriales relacionadas a su especialidad.

7.2 Con respecto al proceso accin y reaccin responda:

7.2.1 Cules son los mximos y mnimos valores obtenidos? Calcule el procentaje de error de los valores obtenidos7.2.2 Realice 5 representaciones del principio de accin y reaccin 7.2.3 Con cual les de Newton se relaciona la experiencia

7.3 Con respecto al proceso paralelogramo de fuerzas concurrentes responda:

7.3.1 Compara la fuerza resultante con la fuerza originada por las pesas P. Qu puede concluir?7.3.2 Una persona desde su casa camina 15 cuadras hacia el norte y luego camina otras 19 hacia el este. Entonces en el regreso ms corto Caminar 32 cuadras? Justifique su respuesta usando vectores7.3.3 Explique por qu los vectores son concurrentes7.3.4 Qu significa equilibrio? Y qu tipo de equilibrio es el que se tiene en la experiencia 7.3.5 Significa entonces que un cuerpo en equilibrio est necesariamente en reposo Por qu?

8. OBSERVACIONES9. CONCLUSIONES

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