I. INTRODUCCIÓN - En el presente informe demostraremos experimentalmente algunas leyes de estática que rigen fundamentalmente en los cuerpos, como la condición de equilibrio de un cuerpo, el estudio del coeficiente de rozamiento, el estudio de los momentos de una palanca de dos brazos, en estas prácticas pondremos a prueba nuestro conocimientos teóricos aprendidos en la clase de física.
II. OBJETIVOS
-
OBJETIVOS GENERALES Experimentar varias leyes de la estática que se cumplen en los cuerpos al aplicar una fuerza.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar experimentalmente cuando bascula un cuerpo.
Conocer el funcionamiento de una palanca de dos brazos
Estudiar si la fuerza de rozamiento tiene alguna relación con el área de la superficie que la roza o con la masa. Reconocer la importancia de uso del dinamómetro en las diversas prácticas de física.
PRÁCTICA N° 1: ¿CÓMO FUNCIONA UNA PALANCA DE DOS BRAZOS?
EJERCICIO - Carga un lado de la palanca con una masa en distintos puntos. Vuelve la palanca a su posición horizontal con un dinamómetro sujeto al extremo del lado contrario. Mide las correspondientes fuerzas y longitudes. - Carga un lado de la palanca con una masa, y llévala a la posición horizontal con un dinamómetro enganchado en distintos puntos del lado contrario de la palanca. Mide las correspondientes fuerzas y longitudes.
MATERIALES -
Pie estativo Varilla soporte, 600 mm Palanca Nuez doble Platillo para pesas de ranura, 10 g Pesa de ranura, 10 g Pesa de ranura, 50 g Dinamómetro, 2 N Pasador
MONTAJE Fig. 1
PROCEDIMIENTO
Antes de empezar a medir, ajusta el dinamómetro a cero en posición invertida.
1. Cuelga el platillo para pesas de ranura, con una masa total m tot = 100 g, en la marca 10, en la parte izquierda de la palanca - Cuelga el dinamómetro en la marca 10 de la derecha, y pon la palanca horizontal. Lee el valor que maraca el dinamómetro y anótalo en la tabla 1. - Cuelga la marca sucesivamente en las marcas 8, 6, 4 y 2 de la izquierda, y lee en cada posición la fuerza F. Anota todos los valores en la tabla 1. 2. Cuelga el platillo, con una masa m tot = 40 g, en la marca 10 del lado izquierdo de la palanca. - Cuelga el dinamómetro en la marca 10 de la derecha, y pon la palanca horizontal. Lee el valor que maraca el dinamómetro y anótalo en la tabla 2. - Pon sucesivamente el dinamómetro en las marcas 8, 6, 4 y 2 de la derecha, y mide la fuerza F en cada una de las posiciones. Anota todos los valores en la tabla 2. RESULTADOS Tabla 1 Mtot = 100 g, L = 0,98 N
Marca
F/N
I1 /cm
10 Izq 8
10 der 10
1,02
20
0,82
6
10
4 2
I2 /cm
19,6
20
20,4
16
15,68
20
16,4
0,62
12
11,76
20
12,4
10
0,44
8
7,84
20
8,8
10
0,22
4
3,92
20
4,4
Tabla 2 Mtot = 40 g, L =0,39 N
Marca
F/N
I1 /cm
I2 /cm
10 Izq 10
10 der 8
0,44
20
7,8
20
8,8
0,52
20
7,8
16
8,32
10
6
0,68
20
7,8
12
8,16
10
4
1,02
20
7,8
8
8,16
10
2
1,98
20
7,8
4
7,92
CUESTIONARIO 1. Calcula la fuerza por peso a partir de la masa m tot, y aplicala a las tablas como carga L. TABLA 1
TABLA 2
2. Calcula a partir de la distancia entre las marcas (separadas 2 cm), las longitudes en cm del brazo de carga I 1 y del brazo de la fuerza I 2 (fig. 1). Aplícalas en las tablas. 3. Calcula los productos L.I1 y F.I2 y anótalos en las tablas. 4. Compara los productos. ¿Qué deduces? - Se obtienen el momento producido por la fuerza, si es menor la distancia respecto al punto de rotación, menor será la capacidad de la fuerza para hacer girar la palanca. 5. Expresa verbalmente lo que has observado, y también con una fórmula. - La fuerza ejercida por la pesa será el mismo que marca el dinamómetro para que la palanca se encuentre en equilibrio de rotación, a esta fuerza se le denomina fuerza equilibrante.
6. Observa la siguiente tabla: ¿Cómo varía la fuerza bajo cada una de las condiciones dadas? ¿Se hace mayor o menor? Completa la tabla. Carga L
Brazo de carga I1
Brazo de fuerza I2
Fuerza F
Constante
Menor
Constante
Menor
Constante
Constante
Menor
Mayor
Menor
Constante
constante
Igual
7. Cuelga una marca m = 10 g en el lado izquierdo de la palanca, en las marcas 2, 4, 6, 8 y 10. ¿En qué marcas del brazo derecho debes colgar una segunda carga m = 20 g para que la palanca permanezca horizontal? - La segunda carga (20 g) se debe colgar a una distancia mitad de la que se encuentra la primera carga (10 g). Solo así se podrán obtener fuerzas constantes que mantengan la palanca en posición horizontal. Ejercicios complementarios 1. El producto “F. I = fuerza por brazo de la palanca” se denomina momento. ¿Puedes decir bajo qué condiciones la palanca permanece en posición horizontal? - La palanca permanece en posición horizontal debido a que existe un equilibrio de rotación, es decir, el momento ejercido por la carga y el dinamómetro son de la misma magnitud y de sentido contrario, sumando ambos cero, cumpliéndose la segunda condición de equilibrio ( . 2. ¿En qué sentido se mueve una palanca bajo la acción del momento que produce desde su parte derecha la fuerza F a una distancia (brazo de la palanca) I 2? -
La palanca se mueve en sentido horario.
3. ¿En qué sentido se mueve una palanca bajo la acción del momento que produce desde su parte izquierda la carga L a la distancia I 1? - La palanca se mueve en sentido anti horario.