UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRONICA CURSO: FISICA- LABORATORIO L ABORATORIO
TEMA: EQUILIBRIO PROFESOR: MERMA JARA MARCO ANTONIO INTEGRANTES : *
PALMA FLORENTINO KEVIN
CALLAO - PERÚ AGOSTO 2012
EQUILIBRIO 2. OBJETIVOS
Verificar la segunda condición de Equilibrio que ejercen las fuerzas y torques sobre un cuerpo rígido.
Identificar las condiciones para que un cuerpo pueda estar en equilibrio.
Saber realizar el torque en un momento determinado.
Identificar y aprender a manejar algunos instrumentos empleados en las mediciones de cantidades físicas. Saber usas la hoja milimetrada de cálculo para poder representar el equilibrio en una determinada distancia. Analizar dichos sistema mecánico a partir de las leyes de newton cuando esta en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme.
3. MATERIALES E INSTRUMENTOS 1.-Dinamometro 2.-Soporte Universal 3.-Balanza 4.- 1m de Hilo 5.-Regla graduada en cm 6.-Porta pesas 7.-Sujetador 8.-Arandelas
4. TEORÍA Para que un objeto se encuentre en equilibrio, es necesario que cumpla con dos condiciones denominadas Primera y Segunda condición de equili brio.
Primera condición de Equilibrio De acuerdo con la segunda ley de Newton, la suma de las fuerzas vectorial (denominada fuerza neta) que actúan sobre un cuerpo debe ser cero si el objeto se encuentra en reposo. En consecuencia, la Primera condición de equilibrio establece que:
⃗ ⃗ ()
Sin embargo, la fuerza neta sobre un objeto puede ser cero y aún así puede actuar sobre él una torca o momento que lo haga moverse. Observemos la Figura 1 cuando la fuerza neta sobre la regla es cero, el par de fuerzas de igual magnitud pero que actúan en diferentes puntos del cuerpo y en direcciones contrarias hacen que la regla gire.
FIGURA N° 1
Segunda condición de Equilibrio De acuerdo con esta observación, se establece que para que un cuerpo se mantenga en reposo debe cumplir también que la suma de todas las torcas o momentos vectoriales que actúen sobre él debe ser cero, de esta forma se llega a la Segunda condición de equilibrio que establece que:
⃗ Donde:
⃗ ⃗ ⃗ ( ) ⃗ () ⃗ ( ) Esta condición garantiza que la aceleración angular en torno a cualquier eje sea cero y además si el objeto no está inicialmente en rotación, no girará a menos que se modifique esta condición.
5. EXPERIMENTO 5.1. PROCEDIMIENTO PARTE1.Preparacion de los instrumentos: 1) Nuestro grupo alisto los instrumentos como el soporte universal, la regla graduada, la balanza el sujetador , y el dinamómetro para mediar la fuerza . 2) Luego utilizamos la regla graduada y determinamos el centro con el cual trabajamos para las distancias que íbamos a medir (se coge puntos equidistante a ambos lados es decir el centro )
PARTE2. Probamos los instrumentos: 1) Nosotros en el soporte universal colocamos la regla graduada que tiene agujeros de preferencia seleccionar el agujero que esta en el centro de la regla graduada. 2) Después nosotros probamos a ver si la regla gira al colocarlo al soporte universal. 3) Colocamos el sujetador unido al dinamómetro y vemos si registra la fuerza. 4) También escogemos una masa determinada.
PARTE3 . Ejecutamos el experimento: 1) Procedimos ahora a colocar la masa determinada en la parte izquierda de la regla amarrada por un hilo y lo dejamos caer. 2) Después colocamos el dinamómetro unida con el sujetador a una determinada distancia escogida en la parte derecha de la regla. 3) Después nosotros dejamos que el sistema este en equilibrio vi endo que tanto el hilo sujetada a la masa y el sujetador unido al dinamómetro estén perpendicular al suelo. 4) Luego anotamos la distancia de la posición del dinamómetro y el valor de la fuerza de la lectura del dinamómetro. 5) Este procedimiento se ejecuta 10 veces sucesivamente moviendo solo la posición dinamómetro con el sujetador con distancias diferentes que se van colocando en la parte derecha. 6)
Unas ves obtenidas las 10 distancias y las 10 l ecturas del dinamómetro diferentes anotamos en la TABLA N°1.
5.2RESULTADOS
Tabla de datos “ Distancia VS Fuerza “ Sirve para hacer la GRAFICA N° 1
( ) ( ) () 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 () 4.20 1.80 1.20 0.80 0.60 0.40
0.35 0.20
0.40 0.18
0.45 0.10
0.50 0.08
6. ANALISIS DE RESULTADO 6.1. ANALISIS CUALITATIVO 1. Soporte universal de forma de cruz, con una masa definida 2. Regla graduada de material de madera la longitud es de 1 m, y tiene agujeros cada 3. 4. 5. 6. 7.
5 cm. Porta pesas es de material de metal debe tener una masa definida. Dinamómetro es de material de plástico, sirve para medir una fuerza en (N). Sujetador es de un material de metal, sirve para sujetar en este caso el dinamómetro. Pesa es de metal en su mayoría, tiene que tener una masa determinada. Hoja milimetrada ayudara para poder graficar.
A continuación veremos el comportamiento de la posición y la l ectura del dinamómetro en “Distancia VS fuerza” ver (GRAFICA N°1), el comportamiento de la inversa de la posición y la lectura del dinamómetro en “Inversa de la distancia VS Fuerza” ver (GRAFICA N°2).
6.2. ANALISIS CUANTITATIVO
Tabla de datos “Inversa de la distancia VS Fuerza” Sirve para realizar la GRAFICA N° 2
( ) ( ) () 20.00 10.00 6.66 5.00 4.00 3.33 () 4.20 1.80 1.20 0.80 0.60 0.40
2.85 0.20
2.50 0.18
2.22 0.10
2.00 0.08
Por mínimos cuadrado calculamos la ecuación para la TABLA N°2:
Mínimos cuadrados………………………. (*)
La ecuación de la TABLA N°2 :
∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ ∑ [∑ ] ∑ [∑ ]
Ahora una vez hallada la ecuación podemos decir que tanto el resultado d e “k” es el para ser igual a la torque porque esta multiplicado a la inversa de la distancia fuerza en (N) ahora también hallamos el “Fo” que resulta mínimo casi cero eso es lógico porque nosotros sabemos por teoría q cuando esta en equilibrio la fuer za es igual al torque entre la distancia.
Para hallar el valor de la masa fija aplicamos Momentos :
( ) () () () ⁄
Este valor de masa obtenido se calcula porque cuando aplicamos mínimos cuadrados hallamos la pendiente y ese es el toque y es por eso que remplazamos de frente y no hay necesidad de hallar una fuerza y una di stancia fija es por eso que hacemos esa igualdad.
8. DISCUSIONES Y CONCLUSIONES 1) Una discusión que tuvimos nosotros fue porque tenemos que medir el dinamómetro en varias posiciones no basta con una sola medida y nos dimos cuenta de que con una sola medida no podemos tener con exactitud la masa y el toque ya que siempre va ver error mínimo del humano al hacer el experimento. 2) Llegamos a la conclusión que cuando un cuerpo esta en equilibrio y aplicamos una fuerza esta varia en forma inversa con la distancia es decir que mi entras a mas distancia va ser menos la fuerza que tenemos que aplicar y con una mínima distancia va ser mayor la fuerza aplicativa a ese fenómeno se llama torque. 3) También que para poder encontrar el torque de varias posiciones y lecturas de fuerza es necesario invertir la distancia para poder trabajar mejor con una ecuación lineal y hallando la pendiente de esa ecuación es el torque promedio de todas las medidas halladas. 4) También este experimento nos da tener mas amplio del temo del torque en nuestra vida diaria ya que un ejemplo bien sencillo seria al abrir la puerta de la casa y comprobaríamos lo que comentamos en la segunda conclusión.
8. BIBLIOGRAFÍA 1. Física Universitaria - Sears & Zemansky, Decimosegunda Edición, 1999, 2 2. Física Serway – Volumen 1, 2005, 3 3. J. Carrascosa, S. Martínez, M. Alonso (2006), Física , Gráficas E. Corredor, Valencia, páginas: 1 4. J. Beltrán, C. Furió, D. Gil, G. Gil, J. Grimá, R. Llopis, A. Sánchez (1981), Anaya, Madrid, páginas: 2 5. http://www.fisicapractica.com/equilibrio-fisico.php ,12/11/2012
Física ,
