UNIVERSIDAD TECNICA DE MACHALA

MESA DE FUERZA PRACTICA EXPERIMENTAL

Cristhian Gustavo Romero Aazco 20 de Noviembre del 2013

INFORME DE FISICA

UNIVERSIDAD TECNICA DE MACHALA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE FISICA

Datos Informativos Nombre: Romero Aazco Cristhian Gustavo. Fecha: 18 de Noviembre 2013 Paralelo: A Tema: Vectores (Mesa de Fuerza) Semestre: 1er Profesor: Ing. Segundo Espinoza Objetivo: Comprobar mediante la mesa de fuerza la resultante y la equilibrante de un sistema de fuerza PRACTICA N1

INTRODUCCION VECTOR: Se llama vector a todo segmento orientado. El primero de los puntos que lo determinan se llama origen y el segundo extremo del vector. La recta que contiene al vector determina la direccin del mismo y la orientacin sobre la recta, definida por el origen y el extremo del vector, determina su sentido. FUERZA: Una fuerza es una accin tal que aplicada sobre un cuerpo modifica su velocidad (mediante una aceleracin). La fuerza es una magnitud vectorial. En el sistema internacional se mide en Newton.

Fuerza resultante

Si sobre un cuerpo actan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (como suma de vectores) obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las dems. Si la resultante de fuerzas es igual a cero, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilneo uniforme, es decir que no modifica su velocidad.

En la mayora de los casos no tenemos las coordenadas de los vectores sino que tenemos su mdulo y el ngulo con el que la fuerza est aplicada. Para sumar las fuerzas en este caso es necesario descomponerlas proyectndolas sobre los ejes y luego volver a componerlas en una resultante (composicin y descomposicin de fuerzas).

Fuerza equilibrante

Se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo mdulo y direccin que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. Es la fuerza que equilibra el sistema. Sumando vectorialmente a todas las fuerzas (es decir a la resultante) con la equilibrante se obtiene cero, lo que significa que no hay fuerza neta aplicada.

Equilibrante de un sistema de fuerzas Un sistema de fuerzas est formado por todas las fuerzas que actan s. El conjunto de estas fuerzas provocan obre el cuerpo una accin determinada. En teora, se pueden reemplazar las fuerzas componentes del sistema por una nica fuerza que produzca la misma accin, que se llama. Esta fuerza se obtiene por suma vectorial de las fuerzas componentes. Si reemplazamos la resultante por una fuerza de igual mdulo, igual recta de accin, pero de sentido contrario, obtendremos una fuerza llamada equilibrante su funcin consiste en anular la accin producida por las fuerzas componentes del sistema.

Equilibrante

Es la fuerza que tiene igual direccin, igual intensidad y sentido contrario que la resultante del sistema.

Sistema de fuerzas de igual direccin y distinto sentido

En los sistemas de fuerza que tienen igual direccin (colineales) y distinto sentido, la resultante tiene una intensidad igual a la diferencia de las intensidades de las componentes, igual direccin que stas y el sentido de la fuerza de mayor intensidad.

F1 F2

F1 - F2 = R 9 kg - 6 kg = 3 kg

La fuerza capaz de contrarrestar el efecto producido por la fuerza resultante se denomina fuerza equilibrante. Es una fuerza del mismo mdulo, misma direccin y sentido contrario a la resultante. Las componentes de la fuerza equilibrante son por tanto iguales a las de la resultante pero de signo contrario, (-Fx,-Fy).

Vector Unitario:

Un vector unitario en un espacio vectorial es un vector (comunmente llamado vector espacial) cuya longitud es 1. Un vector unitario es con frecuencia escrito con un sombrero; as: .

el producto escalar de dos vectores unitarios es simplemente el coseno del ngulo entre ellos. Esto deriva de la frmula del producto escalar, debido a que la longitud de ambos vectores es 1. En un eje de coordenadas, abcisa X y ordenada Y, el vector unitario usado en el eje X es denominado tongo, mientras que el vector unitario construido sobre el eje Y se denomina j tongo. Generalmente se usan para escribir vectores por medio de la expresin analtica.

Versor asociado a un vector Con frecuencia resulta conveniente disponer de un vector unitario que tenga la misma direccin y sentido que un vector dado . A tal vector se lo llama versor asociado al vector y se puede representar bien sea por o indica una direccin en el espacio. La operacin vectorial que permite modificar el mdulo de un vector sin alterar su direccin y sentido es dividirlo por su mdulo, de modo que

Al proceso de obtener un versor asociado a un vector se lo llama: Normalizacin del vector, razn por la cual es comn referirse a un vector unitario como vector normalizado. El mtodo para transformar una base ortogonal (obtenida, por ejemplo mediante el mtodo de ortogonalizacin deGram-Schmidt) en una base orto normal (es decir, una base en la que todos los vectores son versores) consiste simplemente en normalizar todos los vectores de la base utilizando la ecuacin anterior.

ELEMENTOS DE UN VECTOR

Todo vector tiene los siguientes elementos:

1.-Mdulo o Intensidad: Representa el valor de la cantidad fsica vectorial, est representado por la longitud del vector, tomado o medido a cierta escala.

2.-Direccin: Est representado por la recta que contiene al vector .se define como el ngulo que hace dicho vector con una o ms rectas de referencia, segn sea el caso en el plano o en el espacio.

3.- Sentido: Indica la orientacin de un vector, grficamente est dado por la cabeza de la flecha del vector. 4.-Punto de aplicacin: Es el punto sobre el cual se supone acta el vector. Ejemplo: Representar el Vector F cuya Direccin es 30 Y su mdulo 10 Kg-f

MESA DE FUERZA La mesa de fuerza es un instrumento muy til para verificar experimentalmente la naturaleza vectorial de las fuerzas, pudindose componer y descomponer de manera vectorial, est constituido bsicamente por un plato circular que tiene, en la cara superior, impreso los 360 de un crculo completo, como si este fuera un transportador. Posee adems, unas pequeas poleas que pueden ajustarse en cualquier posicin alrededor del plato, en el ngulo que uno desee En el centro del plato se coloca un pequeo aro metlico, del cual salen tres cables o hilos. stos, se hacen pasar por unas poleas y se amarran a unos pequeos contra pesos. Los cables jalan con fuerza al pequeo aro, en diferentes direcciones tal suerte que, si se equilibran, se observar al aro en la posicin central de la mesa, en caso contrario, se apreciar al aro situado hacia un costado del centro

PROCEDIMIENTO:

1. Primeramente nivelamos la mesa para cada uno de los vectores si vemos que la mesa de fuerza esta desnivelada procedemos ajustar los tornillos

2. Una vez que se tiene nivelado el eje x y el eje y se inserta el embolo, despus el anillo que se encuentra en el centro de la mesa

3. Se fija el portapolea #1 de manera que la cuerda que sostendr las pesas concuerde con la marca 0 de la caratula graduada

4. Fije los portapoleas #2 a 87 ; #3 a 136 y #4 que es la equilibrante a 251, en la que el anillo lograra su equilibrio. Teniendo en cuenta las masas que se usaran

5. Coloque los ganchos de las cuerdas en el anillo y haga pasar estas por sus respectivas poleas

6. Coloque las masas en la #1 polea (200 gr), #2 (200 gr), #3 (150gr) y la #4 ( 320gr), cada una en su portapesas

(el anillo estar en equilibrio cuando no este en contacto con el embolo en la que se insert)

EQUIPO O MATERIAL EMPLEADO:

Una Mesa de fuerza Cuatro poleas Cuatro porta pesas

3 juegos de pesas Un nivel de mano

MEDICION Y CALCULOS

Resolver el siguiente sistema de fuerza por el mtodo analtico de las componentes rectangulares dado los siguientes vectores.

A=200 grf =0 B=200 grf = 87 C= 150grf =136

VECTOR ANGULO COMPONENTE EN X COMPONENTE EN Y

A =0 A Cos= 200grf.Cos 0= 200grf A Sen= 200grf.Sen 0= 0

B = 87 B Cos= 200grf.Cos87= 10,47grf B Sen= 200grf.Sen 87= 199,73 grf

C =136 C Cos= 150 grf.Cos136= -107,9 grf C Sen=150grf.Sen136= 104,20 grf

Fx= 102,57 grf Fy= 303,93 grf

= ()2 + ()2 = Fy

Fx

= (102,57 grff)2 + (303,93 )2 = 1303,93 grf

F120,57 grf

= 320 = 710

= 710 + 1800

= 2510

CONCLUSION

A travs de este prctico experimentalmente fue posible comprobar el comportamiento vectorial

de cada una delas fuerzas. Es por esto que al finalizar este experimento podemos concluir:

Si en un sistema se aplican distintas fuerzas, estas pueden ser expresadas en una sola

fuerza, la llamada fuerza resultante. Es decir, si uno aplica la fuerza resultante en un

sistema, va a dar el mismo resultado que se obtuvo al aplicar todas las fuerzas.

Adems esta fuerza resultante puede ser obtenida con las diferentes operatorias de suma

vectorial.

La fuerza resultante va a tener una opuesta, llamada Fuerza Equilibrante (que qued en

evidencia, en el caso 1, al buscar un contrapeso que equilibrara las fuerzas ejercidas por

las pesas en el sistema), que va a tener el mismo mdulo que la Fuerza Resultante, pero

en sentido contrario.

Entonces, para mantener un sistema en equilibrio, en el cual se aplican distintas fuerzas,

basta con aplicar una fuerza, en sentido contrario y de igual mdulo, que la fuerza

resultante de las fuerzas aplicadas.

http://materias.fi.uba.ar/6201/MosqVectoresacr.pdf http://marinamachuca.blogspot.com/2009/03/evaluacion.html

http://www.fisicapractica.com/fuerza.php http://exa.unne.edu.ar/ingenieria/mecanica_tecnica/documentos/estatica_tema1-5.pdf http://recursostic.educacion.es/newton/web/materiales_didacticos/estatica/estatic7.htm http://www.escolared.com.ar/nuevacarpeta/estatica.htm

http://www.diclib.com/vector%20unitario/show/es/es_wiki_10/60400#.UoqEgSeiLwk

http://www.erikrosado.com/formulas/fisica/Vector%20unitario.pdf

amos a demostrar que un sistema de fuerzas concurrentes nulo, CADA UNA DE

LAS FUERZAS DEL SISTEMA ES LA EQUILIBRANTE DE LAS DEMS.

Para ello supongo que una cualquiera de las fuerzas

(F5) no existe, en ese caso el polgono de fuerzas sera ABIERTO y tendramos la

resultante indicad en la figura.