lab 6 fisica

7/21/2019 Lab 6 Fisica

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Universidad de la sabanaFacultad de ingeniera

Esttica

ASIGNATURA : Laboratorio de fsica mecnicaINTEGRANTES : Wendy Lucia Gmez Murcia, Julian David Quiano !astroPROFESOR : Juan Manuel "alvador #odr$uezFECHA : %% de se&tiembre de %'()

O!ETI"OS#

O!ETI"O GENERA$#

*studiar las fuerzas &resentes dentro de un sistema, el cual tiene variosdinammetros +ue estn unidos a un etremo en donde se sueta un &eso

es&ecfico, &ara analizar como interact-a dic.o &eso dentro del sistema y observar

+ue fuerza $enera este en cada uno de los dinammetros +ue contiene el sistema

a analizar/

O!ETI"OS ESPEC%FICOS#

*studiar la fuerza esttica +ue contiene un determinado sistema/

Determinar el n$ulo con el +ue la fuerza 0&eso1 afecta a los dinammetroscontenidos en el sistema/

2nalizar los diferentes sistemas &ro&uestos durante la &rctica/

Definir la fuerza +ue se $enera en cada uno de los dinammetros del

sistema, al momento de incor&orar el &eso dentro del mismo/


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!om&arar cada uno de los sistemas &ro&uestos en clase/

&ARCO TE'RICO#

*l conce&to de fuerza nos da una &e+ue3a descri&cin de la interaccin

entre &artculas en un sistema determinado/ !uando un cuer&o eerce unafuerza directa con otro cuer&o dic.a fuerza se llama fuerza de contacto, &or

otra &arte dentro de la fsica mecnica tambi4n se evidencia otra clase de

fuerza, la cual se llama fuerza de lar$o alcance como &or eem&lo la fuerza

+ue eerce el sol sobre la tierra con ayuda de la fuerza de la $ravedad/

*n la fsica la fuerza se describe como un vector, debido a +ue una fuerza

interna o eterna +ue act-a al sistema a analizar es ca&az de em&uar o

tirar de un cuer&o en diferentes direcciones/ 5or lo tanto como cual+uier

vector la fuerza cuenta en una direccin, un sentido y una ma$nitud/

Las unidades +ue se utilizan &ara denotar la fuerza +ue act-a en una&artcula o en un sistema establecido son los 6e7tons 061/ "i dentro de un

sistema se involucra ms de una fuerza &ara mover un cuer&o o &artcula,

la fuerza total de todo el sistema es la suma de todas las fuerzas +ue est4n

interactuando dentro o fuera del sistema/

Dentro de la fsica mecnica se dice +ue un sistema &ermanece en

e+uilibrio siem&re y cuando la sumatoria de fuerzas +ue estn involucradas

dentro de este se anulan unas a otras, es decir +ue la fuerza resultante de

todo el sistema es i$ual a cero/

Que un sistema est4 en e+uilibrio, no solo de&ende de sus fuerzas internas/

*l e+uilibrio de cual+uier sistema +ue vaya a ser analizado de&ende de las

fuerzas eternas +ue &uedan involucrarse al momento de analizar el

sistema o durante un tiem&o determinado en el cual el sistema este

interactuando/

!ientficamente los factores tanto internos como eternos +ue determinan

el e+uilibrio de un sistema estn definidos &or las diferentes leyes

establecidas &or el fsico matemtico 8saac 6e7ton/

8saac 6e7ton estableci tres leyes fundamentales +ue determinandiferentes as&ectos fsicos +ue se &ueden evidenciar dentro de un sistema,

dic.as leyes actualmente si$uen en &ie ya +ue el estudio +ue elaboro el

se3or 6e7ton con el cual analizo adecuadamente todos los fenmenos o

variables +ue &ueden &resentarse dentro de un sistema/

De acuerdo con lo anterior las leyes desarrolladas &or 6e7ton son:


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() PRI&ERA $E*#

9eniendo claras al$unas &ro&iedades con las +ue cuenta la fuerza,

&odemos decir se$-n esta ley +ue si un cuer&o est en re&oso y sin

nin$una fuerza neta actuando sobre 4l, el cuer&o &ermanecer en

re&oso lo +ue se denomina inercia/ 5or lo tanto &odemos concluir +ue&ara +ue un cuer&o se manten$a en movimiento necesita una fuerza, y

+ue naturalmente cual+uier cuer&o +ue describa cual+uier ti&o de

movimiento en al al$-n momento tiene +ue frenar a menos +ue se le

a&li+ue una fuerza constante +ue no &ermita +ue este ti&o de fenmeno

fsico/

6aturalmente cada vez +ue una &artcula se mueve sobre una

su&erficie, inde&endientemente de la fuerza +ue se le im&on$a &ara +ue

dic.a &artcula describa un movimiento, siem&re .ay una fuerza +ue

$eneralmente tiende a o&onerse a la fuerza im&artida a dic.a mol4cula

&ara &rovocar su movimiento, esta fuerza se denomina fuerza de

friccin, +ue en ultimas es la +ue causa +ue un cuer&o se frene durante

diferentes eta&as de su trayecto/

La frmula +ue describe y analiza esta &rimera ley &lanteada &or el

se3or 8saac 6e7ton es la si$uiente:

P=mv

Durante un movimiento &ueden &artici&ar ms de una fuerza, en estaley lo +ue tiene relevancia en la fuerza neta del sistema la cual se

determina sumando todas las fuerzas +ue estn involucradas dentro del

sistema:

Fn=F1+F2+F3++FN

"i sobre un cuer&o no act-an fuerzas o act-an varias fuerzas +ue al

sumarlas, la fuerza neta del sistema es cero, dentro de la fsica se dice

+ue la &artcula esta en e+uilibrio/ 5ara +ue esto se cum&la cada uno de

los com&onentes de la fuerza tiene +ue ser i$ual a '/

Fx=0 ;Fy=0 ;Fn=Fx+ Fy=0

0La &artcula esta en e+uilibrio1

+) SEGUN,A $E*#


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!omo se dic.o .asta el momento el movimiento de una &artcula

de&ende com&letamente de la fuerza neta +ue se le im&on$a/

sicamente est demostrado +ue la &artcula tendr la misma

aceleracin 0ma$nitud y direccin1 +ue la fuerza neta/

*sta ley relaciona la ma$nitud de la fuerza neta con una &artcula y suma$nitud de aceleracin +ue describe durante el movimiento a la .ora

de im&onerle una fuerza/ 5or lo tanto si una fuerza eterna neta act-a

sobre una &artcula, este &or naturaleza se acelera/

La direccin de la aceleracin es la misma +ue la de la fuerza neta y el

vector +ue describe la fuerza neta es i$ual a la masa de la &artcula +ue

est siendo analizada &or la aceleracin +ue cuanta una vez se le

im&one la fuerza &ara &rovocar su movimiento/ La ecuacin +ue

describe dic.o fenmeno es:

Fn=ma

"i la trayectoria de la &artcula se desarrolla en un &lano coordenado de

dos o ms dimensiones fuerza tendr +ue ser analizada, se$-n sea su

movimiento en cada uno de los ees/ *s decir:

Fx=max ;Fy=may ;Fz=maz

-) TERCERA $E*#

;na fuerza +ue act-a sobre sobre una &artcula siem&re va a ser el

resultado de su interaccin con otra &artcula +ue conten$a el mismo

sistema, &or lo tanto las fuerzas de las &artculas son &ro&orcionales/

*n todos los casos la fuerza +ue eerce una &artcula sobre otra

&artcula tiene direccin o&uesta a la fuerza +ue la &rimera &artcula

eerce sobre esta, los estudios demuestran +ue al interactuar dos

&artculas o cuer&os las fuerzas +ue eercen mutuamente son i$uales

en ma$nitud &ero en sentido diferente/ Lo cual se evidencia de lasi$uiente forma:

Fa sobreb=Fb sobre a

Lo +ue +uiere decir +ue si el cuer&o 0a1 eerce una fuerza sobre el

cuer&o 0b1, entonces 0b1 eerce la misma fuerza sobre 0a1/ !omo se


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e&lic antes esta fuerza tienen la misma ma$nitud &ero direccin

o&uesta debido a +ue las fuerzas act-an sobre diferentes cuer&os/

ANLISIS DE DATOS:

f(x) = 0.01x - 0.05R = 1

Fuerza en funcion de la masa

Dinammetro 1N

Masa(g) T(N)

10 0,1820 0,2830 0,380 0,850 0,58!0 0,!8

"0 0,"880 0,88#0 0,#8

$ineali.aci/n

dinamom

etro

escala 10

N

50 0,60 0,!80 0,8100 1110 1,1150 1,5160

1,!180 1,8200 2

Dina

mom

etro

escal

a 2 N

1

0

0,

18

2

0

0,

23

4

0

0,

3

5

0

0,

87

0

0,

!8

8

0

0,

88

1

0

0

1,

151

1

0

1,

1#

1

3

0

1,

38

1

4

0

1

,#


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(/ 5ara realizar la linealizacin de esta $rfica se o&t &or rec.azar un dato,

ya +ue esta ya era una funcin lineal/

dinamometroescala 10 N

ol!mna1

$asa (%)

Fuerza

(&)!0 0,!80 0,8

100 1110 1,1150 1,51!0 1,!180 1,8200 2

f(x) = 0.01x ' 0R = 1

Fuerza s $asa

2. ara el caso de es*e dinam+me*ro, si *uo ue linealizar la %r/ca recazar alores.

Dinamometro

escala "N

ol!mna

1$asa (%) F(&)

20 0,230 0,380 0,88

110 1,1#130 1,38


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10 1,#

f(x) = 0.01x ' 0.02R = 1

Fuerza s $asa

#$ a *ercera %r/ca ued+ exac*amen*e i%ual a la lan*eada, los da*osfueron mu exac*os, or lo *an*o la funci+n lineal %ra/cada es correc*a.

MESA 1:

FX:TBCosTAcos=0

Fy :TBSen+TASen w=0

1. m= 110%

FX:1Ncos550,6Ncos 43=0,13N

Fy :1NSen55 +0,6NSen43 1,08N=0,15N

F=0,20&

=49,09


8/19

$ar%en de 4rror 60-0,206=0,20&

7uma %r/ca

2. m=150%

%

A

$esa 11.m=110%Fresul*an*e0,02&9n%ulo 8:


9/19

FX:0,4NCos75 1,2Ncos83 =0,04N

Fy :0,4NSen75+1,2NSen831,5N=0,08N

F=0,0"&

=116,56

$ar%en de error 60-0,0"6=0,0"&

7uma %r/ca

%

A


10/19

3. m=120%

FX:0,4NCos381,2Ncos75=4,6103N

Fy:0,4

NSen

38+1,2

NSen

751,2

N=0,2

N

F= 0,20&

=88,68

$ar%en de 4rror 60-0,206=0,20&

$esa 12. m=150F resul*an*e0,0#&

9n%ulo 11#:


11/19

7uma*oria %r/ca

%

A

$esa 13. m=120%F resul*an*e

0,02&9n%ulo #0:


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MESA ":

FX:TBCosTAcosTCCos=0

Fy :TBSen+TASen TCSenw=0

1. m=200%

FX:1,7Ncos 631,5Ncos610,4Ncos 55=0,18N

Fy :1,7NSen63+1,5NSen610,4NSen551,96N=0,54N

F=0,5"&

=108,43

$ar%en de error 60-0,5"6=0,5"&

7uma*oria %r/ca

%

A


13/19

2. m=1#0%

FX:6,4Ncos551,2Ncos302,8Ncos36=0,37N

Fy :6,4NSen55+1,2NSen30 2,8NSen36 1,86N=2,34N

F=2.3"&

=81,01

$ar%en de error 60-2,3"6=2,3"&

$esa 21.m=200%

F resul*an*e0,5"&9n%ulo resul*an*e10#:


14/19

7uma*oria %r/ca

%

A


15/19

3. m=200%&

FX:2,8Ncos550,6Ncos 401,2Ncos 25=0,06N

Fy :2,8NSen55+0,6NSen401,2NSen251,96N=0,21N

F= 0,22&

=74,05

$ar%en de error 60-0,226=0,22&

$esa 22. m=1#0%F resul*an*e 2,3!&9n%ulo resul*an*e82:


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7uma*oria %r/ca

%

A

$esa 23. m=200%F resul*an*e 0,22&

9n%ulo resul*an*e"5:


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ANLISIS DE &ES'LTADOS:

*n este laboratorio &ara determinar las reacciones +ue se eercen sobre las

diferentes masas seleccionadas< es de suma im&ortancia com&render las

restricciones +ue otros cuer&os le im&onen al movimiento/ *n este caso se &uede

observar +ue se im&ide la traslacin, &erdiendo los $rados de liberta +ue &osee uncuer&o, y &or otra &arte tambi4n se im&ide la rotacin al ee, &or lo cual el cuer&o

tam&oco $ir alrededor de al$-n ee< la masa valorada se encuentra esttico/

*stas observaciones nos &ermiten afirmar +ue lo +ue se es&erara es +ue la

fuerza resultante eercida sobre la masa sea i$ual ', tal como se e&res de forma

vectorial en las ecuaciones &ro&uestas/

9odo lo dic.o anterior se so&orta con la &rimera ley de e+uilibro enunciada &or

6e7ton +ue se refiere a +ue: ="i sobre un cuer&o no act-an fuerzas o act-an

varias fuerzas +ue al sumarlas, la fuerza neta del sistema es cero, dentro de la

fsica se dice +ue la &artcula esta en e+uilibrio/ 5ara +ue esto se cum&la cada unode los com&onentes de la fuerza tiene +ue ser i$ual a '>/

2l ser una &rctica e&erimental se &ercibe +ue las fuerzas resultantes difieren de

', en el caso de la mesa ( y %/ 2l com&arar los resultados de la mesa ( y de la

mesa %, se observa +ue se obtuvieron meores resultados en la sumatoria de

com&onentes de las fuerzas y la fuerza resultante, ya +ue se encuentran ms

cercanos a ', +ue es el resultado es&erado como se enunci anteriormente/ 5or lo

tanto se infiere +ue entre menos fuerzas sean a&licadas a un cuer&o

e&erimentalmente, eiste un inferior mar$en de error/ 5or otra &arte en la mesa

%, se observa +ue .ay unos resultados si$nificativamente elevados, es&ecialmente

los +ue conciernen a la sumatoria de fuerzas en el ee y/ *sto se debe a diversosfactores, a &arte de los errores e&erimentales e incertidumbre, se debe tener en

cuenta la &osicin en la cual estaban austados los dinammetros, ya +ue el

dinammetro n-mero tres estaba en una &osicin +ue difiere con los otros dos

dinammetros, entonces la fuerza marcada &osee ms incertidumbre de la normal, se

sabe +ue esta fuerza debe ser &ro&orcional al &eso, de .ec.o se es&erara +ue el


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valor fuera i$ual, y +ue el sistema se encuentra en e+uilibrio/ 5or tal motivo la

obtencin de la $rfica vs m, es lineal y creciente/

CONC$USIONES#

;na &artcula &ermanece en e+uilibrio bao la interaccin de dos

fuerzas, si y solo si, las fuerzas tienen la misma ma$nitud sobre

cada una de las &artculas y la direccin es en el sentido

contrario, es decir una en sentido &ositivo y otra en sentido

ne$ativo/

Las fuerzas se &ueden sumar entre s, solo si todas act-an en un

sistema determinado y act-an sobre una sola &artcula +ue

conten$a dic.o sistema/

9oda &artcula sometida a un sistema donde se involucren

fuerzas, contara con la direccin y ma$nitud de la fuerza +ue se

le im&uso, antes de entrar al sistema o durante +ue esta

interact-a con el sistema/

"i un sistema fsico determinado se encuentra en e+uilibrio es

decir +ue la fuerza neta del sistema es i$ual a cero, se tiene +ue

verificar +ue cada una de las com&onentes de las &artculas +ue

interact-an dentro del sistema es i$ual a cero/

Durante esta &rctica &udimos a&reciar +ue dentro de un

sistema &uede .aber &resencia de dos o ms fuerzas

relacionadas con una &artcula en concreto +ue conten$a dic.o

sistema y la &artcula solo &ermanece en e+uilibrio si la suma de

todas las fuerzas +ue interact-an sobre ella es i$ual a cero/

Debido a los diferentes errores +ue se cometieron a la .ora de

tomas de al$unas medidas como la lon$itud y el n$ulo, el valor

de la fuerza neta de los diferentes sistemas analizados no da

cero, &ero si es muy cercana ya +ue los errores +ue se

cometieron eran mnimos/

I$IOGRAF%A#

"ears, / emansEy, M/ Foun$, M/ sica universitaria/

olumen (/ 6ovena edicin/ !a&tulo H/ 0%'('1/ 2ddison

Wesley Lon$man/ !iudad de M4ico, M4ico/


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