informe 5 maquina de atwood terminado

Alumnos:Apellidos y NombresNota

Luque Apaza, Edson Samuel

Larico Llave, Miguel ngel

Prez Mogrovejo, Julio Edu

Profesor:Juan Carlos Grande

Programa Profesional:Mantenimiento de maquinaria de plantaGrupo:A

Fecha de Entrega:17102014Mesa de trabajo:4

CURSO: Mecnica de solidos

LABORATORIO N 5Mquina de Atwood fuerza centrpeta

Contenido1.Introduccin32.Objetivos33.Anlisis de trabajo seguro44.Fundamento terico55.Materiales y equipos de trabajo86.Procedimientos, resultados y cuestionario117.Observaciones248.Conclusiones249.Aplicacin2410.Bibliografa24

1. IntroduccinEn el presente laboratorio se realizaran diferentes experiencias. Al colocar dos masas diferentes en una polea unidas por un hilo inextensible vemos que la mayor ejerce una fuerza sobre la menor y adems que las dos sufren una aceleracin una hacia el suelo y la otra se aleja del suelo con aceleraciones iguales. A esto se le denomin mquina de Atwood. En el ao 1784, el fsico ingls George Atwood ide este modelo cuyo propsito era efectuar medidas de precisin de la aceleracin debida a la gravedad y estudiar la relacin entre las magnitudes de fuerza, masa y aceleracin. En este mtodo supondremos inicialmente que la masa de la polea es muy pequea comparada con la de los cuerpos que componen el sistema y que gira libre sin rozamiento.Igualmente, supondremos despreciable el rozamiento de las masas con el aire. Galileo emple el plano inclinado para calcular la Fuerza de la Gravedad o Atraccin Terrestre, posteriormente se idearon diversos dispositivos mecnicos para tal fin, uno de ellos de finales del siglo XVIII, es del ingls George ATWOOD (1746 - 1807), profesor de fsica en Cambridge. Al no poder medir los espacios y los tiempos relativos a los cuerpos en cada libre debido a su velocidad y perturbaciones, la mquina de Atwood consigue atenuar la cada conservando la proporcionalidad, as, se pueden hacer, las mediciones necesarias para averiguar la aceleracin que adquiere por unidad de tiempo un cuerpo que cae libremente, o sea, la medida de la gravedad.2. Objetivos Estudiar la relacin entre fuerza, masa y aceleracin empleando una mquina de Atwood. Determinar experimentalmente la aceleracin del sistema. Determinar la fuerza centrpeta en un pndulo.

3. 4. Anlisis de trabajo seguro

ANLISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)Fecha171014

Tarea:CinemticaDa Mes Ao

DocenteJuan Carlos GrandeFirmaAmbiente A8Equipo de trabajo 4

Prctica N5

AlumnosMiguel ngel Larico LlaveAlumnosJulio Edu Prez Mogrovejo

Edson Samuel Luque Apaza

Caractersticas de equipos y herramientas:Lentes: usados para evitar la entrada de objetos, agua o qumicos en los ojos. Elaborado en policarbonato.Zapatos: hechos en cuero para evitar daos con productos qumicos y con la punta reforzada para evitar golpes.

N PASOS BSICOS DEL TRABAJODAO (RIESGO EXISTENTE) CONTROL DEL RIESGO

1Recepcin de materiales y herramientasGolpe por cada de material o instrumentos Utilizar zapatos de seguridad. Cargar la cantidad necesaria de elementos.

2Montaje de la estructuraGolpe por cada de objetosUsar zapatos de seguridad

3Encendido de los dispositivos elctricos.Riesgo de electrocucinEvitar contacto directo con los tomacorrientes

4Lectura de resultadosMalograr los instrumentos (sensores)Tener conocimiento de las caractersticas de los instrumentos de medicin

5Desmontaje de estructuraGolpes por cada de objetosUtilizar zapatos, desmontar en orden

6Orden y limpiezaTropiezo en superficie lisaUtilizar zapatos con agarre en la planta.

5. FUNDAMENTO TERICO5.1. La mquina de Atwood En la mquina de Atwood, la diferencia de peso entre dos masas colgantes determina la fuerza que acta sobre el sistema formado por ambas masas.Esta fuerza neta acelera ambas masas, la ms pesada acelera hacia abajo y la ms ligera hacia arriba.Basndose en el diagrama anterior, T es la tensin del hilo, M2 > M1, y g es la aceleracin de la gravedad. Si consideramos el movimiento ascendente como positivo y el movimiento descendente como negativo, las ecuaciones de la fuerza neta para M1 y M2 son:

Considerando que la polea no tiene masa, que no existe friccin y que el hilo no tiene masa y no se estira, se cumple que: T 1 = T 2. Despejando a, la aceleracin del sistema formado por ambas masas, se tiene que, la aceleracin terica es igual a g veces la diferencia de las masas dividida por la masa total del sistema:

5.2. Fuerza centrpeta de un pnduloLa lenteja de un pndulo describe una trayectoria circular, por lo que, sobre ella acta una fuerza centrpeta. En el pndulo, la tensin en el hilo origina movimiento circular de la lenteja. La fuerza neta sobre la lenteja es la resultante de la tensin del hilo y la fuerza de la gravedad.

De la segunda Ley de Newton,

Donde T es la tensin del hilo, m es la masa del pndulo, g es la aceleracin de la gravedad y Fc es la fuerza centrpeta.

Se pondr a cero el Sensor de fuerza cuando el pndulo est situado en su posicin de equilibrio (cuando T = mg ). Esto supone que la fuerza medida por el Sensor de fuerza cuando el pndulo pasa por el punto ms bajo de su recorrido es igual a la fuerza centrpeta Fc .

Donde r es el radio de la trayectoria circular, que en este caso, es igual a la longitud del pndulo.

RESUMEN

Mquina de Atwood fuerza centrpeta

La mquina de Atwood es una demostracin comn en las aulas usada para ilustrar los principios de la Fsica, especficamente en Mecnica.

Se llama fuerza centrpeta a la fuerza, o al componente de la fuerza que acta sobre un objeto en movimiento sobre una trayectoria curvilnea, y que est dirigida hacia el centro de curvatura de la trayectoria.Fcp = m acp

5. Materiales y equipos de trabajo

Computadora personal con programa PASCO Capstone instalado

Interface 850 universal interface o interfase USB link

Calculadora

Masas

Pabilo

Cinta

Tijera

Sensor de fuerza

Nuez doble

Bases

Varillas

Transportador

6. Procedimientos, resultados y cuestionario6.1. Procedimiento y resultados6.1.1. Determinacin de la aceleracin Se ingres al programa PASCO CapstoneTM, se hizo sobre el icono crear experimento y seguidamente reconoci el sensor de movimiento rotacional, previamente insertado a la interface 850 universal Interface.Seguidamente se configur el sensor a aceleracin lineal a 50 Hz y se arrastr el icono GRFICO sobre dicha aceleracin (se configur a 2 decimales).Se hizo el montaje de la figura 3, poniendo el sensor rotacional perfectamente vertical a fin de que no reporte lecturas errneas y utilice la polea de mayor tamao.Con el montaje de la figura slo hizo falta soltar las pesas que se ir incrementando gradualmente de velocidad hacia abajo, mientras se hizo esta operacin, un compaero grabo dicho proceso.Se verific el radio de la polea al configurar el sensor, no se trabaj con datos errneos.

Se inici la toma de datos soltando el mvil y oprimiendo el botn INICIO en la barra de configuracin principal de Pasco CapstoneTM. Se Utiliz las herramientas de anlisis del programa para determinar la aceleracin lineal.Repetimos el proceso hasta completar 5 mediciones. Se borr las mediciones incorrectas, no almacenando datos innecesarios.Se llen las tablas 1, 2, 3 y 4, calculando el error porcentual, para lo cual hallamos adems la aceleracin terica.

TABLA 1. M1 + M2 = 100 g

M1: 40 g y M2: 60 g12345Promedio total

Aceleracin lineal (m/s2)1,741,7461,7491,8771,7431,771

Fuerza Neta(N)0,1740,170,1740,1870,17431,771

AnlisisValor tericoValor experimentalError porcentual

Aceleracin (m/s2)1,9621,771 = 9,73%

Para el clculo de la aceleracin terica se realizaron los siguientes clculos:

La fuerza neta se obtuvo tras hacer los siguientes clculos

ESLABORATORIO DE MECNICA DE SLIDOSPgina 20

TEMA : MQUINA DE ATWOOD Cdigo :

Semestre:II

Grupo :A

ESPECIALIDAD:MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA DE PLANTALab. :05

COMUNES

Caso 1

Caso 2

Caso 3

Caso 4

Caso 5

La grafica obtenida fue la siguiente: Fue tomada del caso 4

GRFICA 1

TABLA 2. M1 + M2 = 50 g


Aceleracin lineal (m/s2)1,7651,62515721,5761,6541,638

Fuerza Neta(N)0,0880,0810,0780,0780,0820,081


Aceleracin (m/s2)1,9621,638 = 16,51%



Caso 1

Caso 2

Caso 3

Caso 4

Caso 5

La grafica obtenida fue la siguiente. Fue tomada del caso 5GRFICA 2

TABLA 3. M1 + M2 = 40 g

M1: 60g y M2: 20g12345Promedio total


Fuerza Neta(N)0,3500,3490,3470,3470,3470,348


Aceleracin (m/s2)4,9054,35 = 11,31%



Caso 1

Caso 2

Caso 3

Caso 4

Caso 5

La grafica obtenida fue la siguiente. Fue tomada del caso 1

GRFICA 3

TABLA 4. M1 + M2 = 20 g

M1: 70g y M2: 50g12345Promedio total


Fuerza Neta(N)0,1740,1730,1730,1790,1720,174


Aceleracin (m/s2)1,6351,454 = 11,07%



Caso 1

Caso 2

Caso 3

Caso 4

Caso 5

La grafica obtenida fue la siguiente. Fue tomada del caso 2GRFICA 4

6.1.2. Determinacin de la fuerza centrpeta en un pndulo

Se ingres nuevamente al programa Pasco CapstoneTM, e hicimos clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconoci el sensor de foto puerta y de fuerza, previamente insertado a la interface 850.Seguidamente configuramos el sensor de foto puerta a la opcin foto puerta y pndulo, introducimos el ancho de la masa pendular. Se arrastr el icono GRAFICO sobre la velocidad del pndulo.Se hizo clic en el icono CONFIGURACION y seleccione tiro positivo a una frecuencia de 50 Hz. Luego se presion el icono del SENSOR DE FUERZA 1 luego se seleccion numrico y se cambi a 2 cifras despus de la coma decimal.Arrastramos el icono GRAFICO sobre el sensor de fuerza tiro positivo.Se hizo el montaje de la figura 4, poniendo el sensor de fuerza perfectamente vertical a fin de que no reporte lecturas errneas y una vez colocado de esta manera y sin ninguna fuerza adicional se apret el botn Zero colocado sobre el mismo sensor.Se hizo oscilar el pndulo, mientras se hazo esta operacin, un compaero grab dicho proceso, la longitud del pndulo se midi desde el punto de oscilacin hasta el centro de masa del cuerpo, que estuvo a la altura del diodo LED del sensor.

Se inici la toma de datos alejando la masa pendular 15 centmetros, se solt el mvil y oprimiendo el botn Inicio en la barra de configuracin principal de Data Studio. Se us las herramientas de anlisis del programa para calcular la aceleracin lineal. Se repiti el proceso hasta completar 5 mediciones. Seguidamente se llen las tablas 5 y 6 en base a las mediciones registradas durante 20 segundos, se hall la aceleracin centrpeta y con ella el error porcentual.

Tabla 5. Longitud 30 cm

Masa = 0,05 kg12345Promedio total

Velocidad (m/s)1, 581,511,61,571,551,56

Fuerza centrpeta (N)0,370390,340,40,330,36

AnlisisValor tericoValor promedio experimentalError porcentual

Aceleracin centrpeta (m/s2)8,117,2

Para el clculo de la aceleracin centrpeta terica se utiliz la siguiente formula:

Y para el de la aceleracin centrpeta experimental se utiliz la siguiente:

La grafica obtenida fue la siguiente fue tomada del caso 1GRFICA 5Tabla 6. Longitud 40 cm

Masa = 0,05 kg12345Promedio total

Velocidad (m/s)1, 791,851,781,821,901,828

Fuerza centrpeta (N)0,40,370,310,350,330,352

AnlisisValor tericoValor promedio experimentalError porcentual

Aceleracin centrpeta (m/s2)8,287,04

Para el clculo de la aceleracin centrpeta terica se utiliz la siguiente formula:

Y para el de la aceleracin centrpeta experimental se utiliz la siguiente:

La grfica obtenida fue la siguiente. Fue tomada del caso 4.GRFICA 66.2. Cuestionario6.2.1 Despus de realizar el proceso determinacin de la aceleracin responda:

6.2.2 Compare las diferencias entre el valor de la aceleracin terica y la experimental Qu razones justificaran esta diferencia?

El valor experimental y el terico tiene una diferencia debido a la gravedad, a la friccin que tiene la polea con el sensor y el peso de cada pesa esta varia a un poco a lo de la teora.

6.2.3 Compare los resultados de las tablas 1 y 2 a qu relacin llega? Explique

TABLA 1. M1 + M2 = 100 g



Fuerza Neta(N)0,1740,170,1740,1870,17431,771


Aceleracin (m/s2)1,9621,771 = 9,73%

TABLA 2. M1 + M2 = 50 g


Aceleracin lineal (m/s2)1,7651,62515721,5761,6541,638

Fuerza Neta(N)0,0880,0810,0780,0780,0820,081


Aceleracin (m/s2)1,9621,638 = 16,51%

6.2.4 Represente y analice tres situaciones de la mquina de atwood en su especialidad

-Podemos observarlo en un montacargas ya que este para subir o levantar objetos necesita un sistema de Atwood para poder levantar estos.

-Se puede observar en un sistema de poleas para levantar ciertos objetos muy pesados con tan solo una pequea fuera en un extremo.

-El sistema de Atwood se puede observar en gras en su gancho que les ayuda a levantar varios objetos o estructuras demasiadas grandes.

6.2.5 Podra establecerse alguna relacin en la mquina de Atwood de acuerdo a los resultados obtenidos. Justifique la respuesta.

La relacin que podemos sacar de la mquina de Atwood que si aumenta la diferencia de la masa 1 y 2, la aceleracin del sistema tiende a aumentar y si se disminuye la diferencia de estas dos masas la aceleracin disminuye, si son iguales el sistema entra en equilibrio.

6.2.6 Despus de realizar el proceso determinacin de la fuerza centrpeta en un pndulo responda:

6.2.7 Compare la diferencia entre el valor de la fuerza centrpeta terica y la experimental Qu razones justificaran esta diferencia?

La diferencia de la fuerza centrpeta experimental y terica se debe al Angulo de lanzamiento de este pndulo para tomar datos y por el punto de gravedad distinto al del terico.

6.2.8 Compare los resultados de la tabla1 y 2 A qu relacin llega? Explique

Podemos observar en la tabla 1 y 2 que la longitud de la pita aumento esto hace que la fuerza centrpeta disminuya y la aceleracin aumente, la cual nos da a entender que la fuerza centrpeta es inversamente proporcional a la longitud de la cuerda : se demuestra con la siguiente formulaaC = V2/R F = aC*m = V2/R*m

6.2.9 Qu factores afectan a la fuerza centrpeta de un pndulo en su movimiento pendular?

La altura desde donde es lazadoLa longitud de la cuerda que sostiene a la masa pendularLa frecuencia del movimientoEl periodoLa gravedadLa densidad de la masa pendular

6.2.10 Depende la fuerza centrpeta de la velocidad del pndulo?

Si porque la velocidad ejercida del pndulo origina una fuerza llama centrpeta o radial, a mayor velocidad del pndulo mayor ser la fuerza centrpeta que impide que la masa pendular salga dispara por efecto de la velocidad del pndulo que se denomina velocidad tangencial

6.2.11 Realice el DCL en la trayectoria del movimiento pendular y de la posicin de equilibrio , luego encuentre el valor de la tensin (utilice los valores promedios)

Sensor de fuerza

Porta pesas

Foto puertaSensor de fuerza

M * V2/R = T W(0.05)*(1.71)2/0.3 = T (9.81)(0.05)T = 0.98 N

6.3 PROBLEMAS USANDO MATLABPROBLEMA 1Los bloques A y B tienen una masa de mA y mB, donde mA> mB. Si la polea C les imprime una aceleracin de a0, determine la aceleracin de los bloques. Ignore la masa de la polea. fuerzas que afectan a:(dondeytienen el mismo sentido) fuerzas que afectan a:(dondeytienen el mismo sentido)

Usando la segunda Ley de Newton del movimiento se puede obtener una ecuacin para la aceleracin del sistema.

El factor, con, es elnmero adimensionaldenominadonmero de Atwooden honor de George Atwood.[Nota: Inversamente, la aceleracin debida a la gravedad () puede obtenerse cronometrando el movimiento de los pesos y calculando un valor para la aceleracin uniforme (): En el diagrama de la figura, si se parte de las masas alineadas y se mide el tiempoen el que se separan las masas una distancia vertical, se cumple que. Entonces:]PROBLEMA 2.Determine la masa requerida del bloque A de modo que cuando se le suelte desde el reposo mueva el bloque B de 5 kg una distancia de 0.75 m hacia arriba del plano inclinado en t=2 s. Ignore la masa de las poleas y las cuerdas. disp('INGRESE 0 1');disp('1 si se quiere trabajar con los datos del problema');disp('0 si se desea trabajar con nuevos datos');p=input('ingrese "0" o "1" (sin comillas): ');g=9.8;if p==1 mb=5; d=0.75; t=2; angulo=60; ma=(3*mb*((2*d/t^2)+g*sin(angulo*pi/180)))/(g-(2*d/t^2)); disp('el valor de la masa de A es: '); Ma=ma mb=input('ingrese la masa de B en kilogramos: '); d=input('ingrese la distancia que se mueve el bloque B en metros: '); t=input('ingrese el tiempo en que el bloque B se mueve la distancia "d" en segundos: '); angulo=input('ingrese el angulo de inclinacion en grados sexagesimales: '); ma=(3*mb*((2*d/t^2)+g*sin(angulo*pi/180)))/(g-(2*d/t^2)) disp('el valor de la masa de A es: '); Ma=ma7. Observaciones y conclusiones

La fuerza neta que experimentan los cuerpos es directamente proporcional a la sumatoria de las masas del sistema, se aplica el principio de la segunda ley de Newton sumatoria de fuerzas es igual a la masa por la aceleracin. Comprobamos que la mquina de Atwood experimenta un movimiento uniformemente acelerado. La aceleracin es inversamente proporcional a la suma total de las masas del sistema. Llegamos a la conclusin que la fuerza centrpeta aumenta si hay un aumento en la masa del cuerpo sobre el que acta, el sentido de la fuerza centrpeta est siempre dirigido hacia el centro de la trayectoria circular. Perpendicular al movimiento. La aceleracin es inversamente proporcional a la suma total de las masas del sistema. Obtuvimos que la mquina de Atwood experimenta un movimiento uniformemente acelerado.

9. Aplicaciones

10. Bibliografa

Allen Tipler, P., & Gene, M. (2005). Fsica para la ciencia y la tecnologa. Mexico: Reverte.Ercilla, S. B. (2003 ). Fsica general. Editorial Tebar.Lobo, R., Castro, D., & Miranda, J. (2003). Manual de laboratorio de fsica calor ondas. Bogot: Universidad del Norte.Serway, R., & Jewett, J. (2005 ). Fsica para ciencias e ingeniera. Mexico D.F.: McGraw-Hill.TECSUP. (2013). Guia de Laboratorio de Fisica II. Arequipa: Tecsup.Wikipedia. (). Wikipedia. Recuperado el 23 de Agosto de 2013, de http://es.wikipedia.org/wiki/FuerzaWikipedia. (). Wikipedia. Recuperado el 23 de Agosto de 2013, de http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica

informe 5 maquina de atwood terminado

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