LABORATORIO N° 4
FUERZAS EN EQUILIBRIO
I. OBJETI OBJ ETIVOS VOS • •
Verificar Verificar experimentalmente la primera condición de equilibrio. Determinar la masa de un objeto que está en equilibrio estático.
II. FUNDAMENTO FUNDAMENTO TEÓRICO TEÓRICO Si un objeto está en reposo y la fuerza neta sobre el objeto es cero, el objeto está en equilibrio estático. Un ejemplo de equilibrio estático es un objeto en reposo sobre una mesa. La fuerza normal de la mesa equilibra la fuerza de la ra!edad que tira "acia abajo sobre el objeto. Un objeto colocado en un plano inclinado sin fricción acelerar#a "acia abajo del plano debido a la componente de la fuerza de la ra!edad que es paralela a la superficie del a!ión. La manitud de la fuerza depende de la masa del objeto y el ánulo del plano inclinado. Si el objeto es inmó!il en el plano inclinado debido a la tensión en una cadena, la tensión es iual a la manitud de la fuerza que es paralela a la superficie del a!ión. $sta fuerza es msen .
Fig. 1: Objeto inclinado
III. III. MATERI MATERIAL AL DIDACTI DIDACTICO CO %ara el desarrollo del tema, los alumnos utilizaran lo siuiente& Equipos y Materiales
%'S%()* +plorer L+ Sensor de fuerza %'S%()* %'S%()* -, m %'S/( trac0
Código
PS-2002
PS-2104
o1ár
ME-6951
'mpliación de la base y soporte de )od Soporte Uni!ersal con abrazadera de mesa )od, 23 cm 4ndicador del ánulo /adena trenzada 5#sica
ME-9355
ME-9376B ME-8736
ME-9495
SE-8050
IV.TECNICA OPERATORIA / PROCEDIMIENTO / RECOLECCION DE DATOS / RESULTADOS Utilizar un sensor de fuerza para medir la tensión en una cuerda atada a la carreta que se encuentra en reposo sobre una pista inclinada. Utilice el +plorer L+ para rabar y !isualizar la tensión. Utilice la tensión y el ánulo de la pista para determinar la masa del carro.
Fi . 2: Monta e del E ui o
-.
/onectar el sensor de fuerza a un puerto del sensor en la parte superior de la L+. $ncienda el L+. 6 La pantalla ráfica se abre con un ráfico de la fuerza en función del tiempo.
.
=.
$stablecer el sensor de fuerza para que en!#e una se7al positi!a para un tirón. %ulse para ir a la pantalla principal. %ulse 52 89 para abrir la pantalla Sensores. Use las teclas de flec"a del cursor para seleccionar :5uerza, empuje positi!o ;. %ulse 'cti!ar 8 9 para cambiar la selección de ;!isible; a ;no !isible;.
rica. $n la pantalla de inicio, seleccione el icono de diital y presione
para acti!ar su elección.
Fig. 3: Fuerza tiro positivo
2
(ranizar la pista, el cuerpo, el sensor y el indicador de ánulo como se muestra en la fiura.
V. REGISTRO DE DATOS -.
/on ?( tensión en la cuerda, presione el botón @$)( en la parte superior del sensor de fuerza para poner a cero el sensor.
.
)eistrar el ánulo de la pista.
=.
%ulse Start 8 9 para iniciar la rabación de datos. )eistrar la fuerza de la información num>rica.
2.
Despu>s de rabar los datos, presione
para detener la rabación.
VI.CÁLCULOS: -. Lueo del montaje establecido, determinar la tensión en la cuerda empleando el sensor de fuerza y el ánulo de inclinación respecto de la "orizontal. . /on la ayuda de un diarama de cuerpo libre, determinar la normal y el peso del sistema, aplicando la primera condición de equilibrio.
=. /on el peso calculado se determina la masa a la cual llamaremos masa real. 2. /on la ayuda de la balanza, calcular la masa teórica. 3. /on las dos masas obtenidas calcular el porcentaje de error. VII. CUESTIONARIO DE APLICACIÓN )esuel!a los problemas que a continuación se proponen& 1. Si la masa de la esfera es de A 0. Determine la manitud de la fuerza 5 requerida para mantener a la esfera en equilibrio tal como se muestra. F 0°
120°
2. Una esfera "omo>nea de masa < y radio r se encuentra en equilibrio sostenida por una cuerda ideal de lonitud L. BCu> fuerza será necesaria aplicar en el punto medio de la cuerda para que la esfera pierda contacto con la pared 8/onsidere
3. Del siuiente ráfico, determine el módulo de la tensión que soporta la cuerda que sostiene el bloque de F 0 en reposo 8E-A mGs 9.
!iso 30°
4. Una peque7a esfera de 2 0 de masa está en reposo. BCu> !alor tiene la fuerza "orizontal 5
37°
. Una bola de cierto radio y masa HmI se retiene de una esfera inmó!il de radio ) mediante un "ilo imponderable de lonitud HlI sujeto al punto superior de la esfera /. ?o "ay puntos de contacto entre el "ilo y la esfera, despreciando la fricción "állese la tensión del "ilo para lE)G. 8mE2 09
"
!. Determine la masa necesaria que debe tener la esfera, para mantener el equilibrio del sistema. Desprecie todo rozamiento.
#3°
$g
". La esfera rande tiene una masa de 3 0 y un radio )E2r, la esfera peque7a tiene una masa de 0 y un radio r. Si el sistema se encuentra en equilibrio, determine la reacción 8en ?9 en el punto '.
%
!iso
#. $n el sistema mostrado los bloques están en equilibrio. Si sus pesos son %EJA ? y CE2A ?, calcule con qu> fuerza se comprimen los bloques. Despreciar el peso de las poleas.
$. $n el sistema mostrado, la fuerza que mantiene en equilibrio al bloque de 3A ? de peso es 5EA ?. /alcule el peso de las poleas, si >stas son iuales entre s#.
VIII.
BIBLIOGRAFIA
'LV')$?', Keatriz H54S4/' $?$)'LI $dit. arla, <>xico D.5. -MFN)UL'N N, y <(()$ O. H<'*$
H54S4/'I $dit 4nteramericana, <>xico D.5. -MF3 H54S4/' /(? '%L4/'/4(?$SI $dit. 4nteramericana, <>xico D.5. -MF2 "ttp&GG.alterXfendt.deGp"JesGequilibriumforcesYes."tm 'nimación acerca del equilibrio de un cuerpo apoyado "ttp&GG.p"y.ntnu.edu.tGntnuja!aGindex.p"ptopicE-J.A Simulación interacti!a que muestra el comportamiento de un resorte sometido a deformaciones 8en inl>s9. "ttps&GGp"et.colorado.eduGesGsimulationGleacyGforcesX-d %áina en espa7ol que contiene di!ersas simulaciones referidas a temas de f#sica, entre ellas "ay una sencilla que ilustra la Ley de oo0e. "ttps&GGp"et.colorado.eduGesGsimulationGleacyGt"eXramp 'punte en formato pdf con explicaciones sobre un trabajo práctico aplicando la Ley de oo0e 8en castellano9.
