DETERMINACION DE FUERZAS RESULTANTES
LABORATORIO DE FISICA I
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INTEGRANTES NOMBRE Jackeline Eickhoff Wilfran Gonzalez Angel Alvarez Goznzalez Jorge Rios Carlos Moreno
CODIGO 91310859 252311338 91310787 141312186
GRUPO: AN DOCENTE : ALVARO PEREZ
UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE FACULTAD DE INGENIERIA DPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS LABORATORIO DE FISICA BARRANQUILLA 2013-03-09
1. INTRODUCCION Si aplicamos dos fuerzas sobre un cuerpo, F1 y F2, y ambas las desarrollamos en el mismo sentido (por ejemplo cuando empujamos un carro dos personas), observamos que resulta una fuerza, F, mucho mayor. Por lo tanto podemos concluir que las fuerzas se han sumado algebraicamente. Sin embargo si nuestras fuerzas fuesen aplicadas en sentidos contrarios (imaginemos el juego de la cuerda), se observa que, en este caso, dichas fuerzas se compensan en parte, incluso si son de igual magnitud observamos que el cuerpo en cuestión ni siquiera se desplaza, pero si una es mayor que la otra entonces en ese caso la resultante será la diferencia entre estas y la dirección será hacia la de mayor fuerza
2. MARCO TEORICO
Cuando existe más de una fuerza tenemos lo que se denomina un Sistema de Fuerzas. La fuerza que reemplaza a todas se denomina fuerza Resultante o simplemente resultante. Básicamente existen 3 sistemas: Sistemas de Fuerzas Colineales: Las fuerzas están sobre la misma dirección. Pueden estar orientadas para el mismo sentido o en sentido opuesto.
Cuando están en el mismo sentido se suman ya que se potencia el efecto de las fuerzas. Por ejemplo, si tenemos dos fuerzas de 45 N y de 60N su resultante será de 105N. Pero si estarían en sentido contrario se restarían. Con estos números nos d aría 15N la resultante. Sistemas de Fuerzas Paralelas: Su nombre lo indica. son paralelas y existen métodos para calcular su Resultante. Pero si van al mismo sentido la Resultante será la suma de ambas. S i van en sentido contrario será la resta entre ellas. Sin embargo lo que lleva más trabajo es encontrar el punto de aplicación. Sistema de Fuerzas Concurrentes: Son aquellos sistemas en los cuales hay fuerzas con direcciones distintas pero que se cruzan en un punto determinado, ya sean sus vectores o sus prolongaciones. Para hallar la resultante en estos casos hay que trabajar con las fórmulas de seno, coseno y Pitágoras.
Por ejemplo:
Aquí podemos ver tres fuerzas en distintas direcciones. F1 sobre el eje X, F2 a 30° del eje X y F3 sobre el eje Y. Primero lo que debemos hacer es calcular la sumatoria de las fuerzas en X y luego la sumatoria en Y. Para las fuerzas en X vemos que F1 ya está sobre el eje X y mira a la derecha es decir, es positiva. La F2 es más complicada porque no está sobre ningún eje, sin embargo, se la puede descomponer para obtener su proyección en cada uno de los ejes. Con el coseno se obtiene su componente en X y con el seno su componente en Y.
Fx = F1 + F2.cos 30° Fx = 40N + 70N.cos 30° Fx = 40N + 60,62N = 100,62N Para Fy tenemos la F3 que mira para arriba (positiva) y la componente en Y de F2 (F2.sen 30°). Fy = 30N + 70N.sen 30° Fy = 30N + 35N = 65N Tenemos ahora solo dos fuerzas la Fx y la Fy. Entonces podemos usar la fórmula de Pitágoras para hallar la resultante que sería la hipotenusa en el teorema de Pitágoras.
Este es el valor de la resultante. Es su módulo, pero aú no sabemos su ángulo con respecto al eje x. Lo podemos hallar con la tangente. Sabemos sin hacer cálculos que al ser Fx y Fy positivas la R debe caer en el primer cuadrante de los ejes. Tag α = Fy/Fx Tag α = 65 N / 100.62 N = 0.646 Este es el valor de la función tangente pero no le valor del ángulo. Para el valor del ángulo hacemos la inversa y arroja el valor de: α = 32° 51’ 44” Procedemos de la misma manera si tenemos varias fuerzas solo que se hará más largo el ejercicio
3. OBJETIVOS.
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Determinar la fuerza resultante (Fr) debida a una fuerza F1 y al peso W Determinar la fuerza resultante (Fr) en función del ángulo α entre la fuerza debida del peso W y a la fuerza F1 Usar los sensores de fuerza para determinar las distintas tensiones que ejercen los cordeles para mantener en equilibrio traslacional el sistema en estudio Usar los modelos matemáticos a aplicar e introducir en el software cassy Aprender el manejo del software cassy y sus d iferentes componentes
4. DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA Siguiendo las indicaciones de nuestro docente procedimos a ejecutar el software Cassylab y luego empezamos a ingresar los parámetros y formulas necesarias para poder calcular los datos necesarios en esta experiencia, luego cambiamos las posiciones de los sensores para después realizar la medida del ángulo a través del transportador, como somos cinco integrantes pensamos realizar 5 lecturas (1 Cada uno) pero por el corto tiempo solo alcanzamos a tomar 4, como en la experiencia de la practica 1, hay varias personas que realizaron la lectura del ángulo más acertada que otros, pero creo al final la idea principal es que todos participemos en este tipo de experiencia, algunos no habían medido un ángulo de esa forma y fue una nueva experiencia para ellos
5. EQUIPOS Y MATERIALES: • • • • • • • • • •
Pie Estático Varilla soporte 60 mm Nuez doble Sensor de 50 N Sensor 1N Interfase Cassylab Pesa de 50mg Polea Sedal Disco graduado.
6. TABLA DE RESULTADOS
8. CALCULOS. Parámetros y Constantes Masa de la pesa:
m = 50 gramos (Constante)
Aceleración de la gravedad: Angulo alfa
g = 9.8 m/s (Constante)
α = Según valores asignados (parámetro)
Formulas Peso de la masa colgante:
W = m*g
Error Absoluto:
E=
Calculo de la fuerza Resultante.
9. OBSERVACIONES
Este es uno de los `puntos más importantes de la experiencia ya que en el usted indicara todo aquello que observo durante el desarrollo de la práctica, en términos físicos, teniendo en cuenta el tema que se está tratando.
10. CONCLUSIONES A través de este trabajo práctico fue posible comprobar el comportamiento vectorial de las fuerzas. Es por esto que al finalizar este experimento podemos concluir: Que para llegar a una fuerza resultante hay que pasar por una serie de pasos y además hay varias formas de hacerlo dependiendo de los datos que tengamos o conozcamos (Métodos gráficos como el método del polígono y la ley del paralelogramo y también se puede utilizar el teorema de Pitágoras o la ley del coseno, podemos afianzar más nuestros conocimientos, practicando mucho mas.
11. RESPUESTA A LA HOJA DE EVALUACION 11.1-Observa los resultados obtenidos y haz un análisis de ellos sacando tus propias conclusiones
Lo que se puede concluir de esta experiencia práctica según los resultados obtenidos es que entre más obtuso sea el ángulo menor es la fuerza resultante y entre más agudo sea mayor es la fuerza resultante, el porcentaje de error es menor si la lectura del ángulo es más acertada 11.2-Realiza un resumen de la parte teórica de la experiencia, utilizando tus propias palabras
Para calcular la fuerza resultante se pueden utilizar varias formas, una basándonos en la parte trigonométrica que concierne a los triángulos valiéndonos de el teorema de Pitágoras cuando el triángulo formado es rectángulo o utilizando el teorema del coseno o la ley del paralelogramos ,apoyándonos también con el manejo de las funciones seno, coseno y tangente, otra de manera algebraica simplemente realizando una operación aritmética lo importante es que podamos identificar cual utilizaremos, que tan claro tenemos estos conceptos y esto obviamente determinara la precisión y la rapidez para poder hallar el vector resultante o para encontrarlos ángulos señalados
11.3Anexa la hoja de cálculo obtenida en la experiencia
A
B α
1
C α
α 2
FA1
F2
FR
120
0.369
0.49
0.442
70
0.401
0.49
0.731
0.357
0.49
0.606
0.320
0.49
0.751
90
36.1
53.9
45
REFENCIAS BIBLIOGRAFICAS ing. Martínez Iglesias Eduardo,……… MANUAL DE LABORATORIO DE Ing. Villamil Agamez Harold. FISICA I, FISICA MECANICA. Universidad Autónoma del Caribe. www.wikipedia.com................................ Buscador GOOGLE
