República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Universidad Rafael Urdaneta

Cátedra: Laboratorio de Física I

Profesor: Evelyn Nava

COMPOSICION DE FUERZAS

INTEGRANTES:

Hernández Evy

Palmar José

Quintero José

Urdaneta José

Maracaibo, Octubre de 2013

INTRODUCCION

Cuando se habla de física, uno de los elementos que no se puede dejar de

mencionar es la fuerza. Con frecuencia varias fuerzas actúan al mismo tiempo

sobre un mismo cuerpo. Se llama sistema de fuerzas al conjunto de fuerzas que

actúan simultáneamente sobre un mismo cuerpo. Cada una de las fuerzas

actuantes recibe el nombre de componente del sistema.

Cuando varias fuerzas actúan sobre un mismo cuerpo, siempre es posible

sustituirlas por una única fuerza capaz de producir el mismo efecto. Esa fuerza

única que puede sustituir a todas las componentes de un sistema de fuerzas y que

produce el mismo efecto, recibe el nombre de resultante. Se llama fuerza

equilibrante la fuerza igual en magnitud pero contraria en dirección con respecto a

la resultante.

Estas fuerzas se dicen coplanares, pues pertenecen a un mismo plano, y

concurrentes, pues todas actúan sobre un mismo punto. En el experimento, el

plano es la superficie de la masa de fuerzas y el punto de concurrencia el centro

de la misma; mientras que en los métodos teóricos el plano por conveniencia es el

plano cartesiano XY y las fuerzas concurren en el origen.

El objetivo de la presente practica es determinar las fuerzas resultantes y

equilibrantes de un sistema de fuerzas coplanares y concurrentes utilizando los

métodos experimental grafico y analítico.

RESULTADOS

A continuación se mostraran las instrucciones que se realizaron, es decir, el

procedimiento respectivo que se realizo para obtener los debidos resultados que

se mostraran posteriormente plasmados en tablas.

Los siguientes resultados se obtuvieron luego de calcular las fuerzas

respectivas experimentalmente con el aparato de composición de fuerzas. Es

importante resaltar que la masa se obtuvo en gramos y para transformarla a

kilogramos se procedió con la siguiente relación:

1Kg 1000gr

X Ngr

Donde N es el valor obtenido experimentalmente.

Así mismo, para determinar la magnitud se tomo en cuenta la siguiente

relación:

F = m * g (Fuerza igual a masa por gravedad)

Donde m es la masa en kilogramos y g es la gravedad la cual es igual a 10m/s2

Tabla #1

X = Ngr * 1Kg

1000 gr

Masa(gr) Masa(Kg) Magnitud de la fuerza (N) Dirección(°)

20gr 0.020Kg 0.20N 0°

35gr 0.035Kg 0.35N 40°

50gr 0.050Kg 0.50N 140°

Sistema de dos fuerzas

Tomando las dos primeras fuerzas de la tabla anterior se procederá a

obtener el valor de la fuerza resultante y de la fuerza equilibrante y sus respectivas

direcciones, utilizando los métodos experimental; grafico y analítico. Para el último

se deberán aplicar los teoremas o leyes del seno y el coseno y se registraran los

datos obtenidos en la tabla.

Tabla #2

MÉTODO

FUERZA EQUILIBRANTE FUERZA RESULTANTE

Magnitud Dirección Magnitud Dirección

Experimental 0.52N 26° 0.52N 206°

Gráfico 0.51N 25° 0.51N 205°

Analítico 0.52N 25.4° 0.52N 205.6°

Método Experimental

Realizado en el laboratorio con el aparato de composición de fuerzas.

Método Gráfico

Para el método grafico se utilizo específicamente el método del

paralelogramo y los resultados se obtuvieron geométricamente, es decir, mediante

el uso de regla, escuadras y transportador. El gráfico se muestra en la hoja

milimetrada anexada al trabajo.

Método Analítico

Puesto que la primera fuerza se encuentra a 0° del eje X, el ánguloθ

corresponde al ángulo de la segunda, es decir, 40°.

Con esto planteamos la ecuación de la ley del coseno para hallar el módulo

de la resultante:

F1 = 0.2 N

F2 = 0.35 N

R=√F12+F22−(2∗F1∗F2∗cosϑ )

R=√(0.2 )2+(0 .35 )2−[2∗(0 .2 )∗(0.35 )∗cos (180−40)]Fe = R

Ahora entonces hallamos la dirección ɑ de R mediante la ley del seno:

F2 = __R___ ⇒ Senα = 0.35 * sen (140)

sen α sen (140) 0.52

Senα = 0.43

a=arcsen [0 .43 ] ⇒ a=25 .4 °

β=180+α ⇒ β=205 ,64

Sistema de tres fuerzas

Tomando las tres fuerzas dadas en la tabla #1 se procederá a obtener el

valor de las fuerzas resultante y equilibrante y sus respectivas direcciones

utilizando, igualmente, los métodos experimental, grafico y analítico. Para el último

se utilizara específicamente el método de descomposición de fuerzas y se

registraran los datos obtenidos en la tabla.

Tabla #3

MÉTODO

FUERZA EQUILIBRANTE FUERZA RESULTANTE

Magnitud Dirección Magnitud Dirección

Experimental 0.56N 81° 0.56N 261°

Gráfico 0.56N 81° 0.56N 261°

Analítico 0.55N 80.3°

Método Experimental

Realizado en el laboratorio con el aparato de composición de fuerzas.

Método Gráfico

Para el método gráfico se utilizó específicamente el método del polígono y

de igual manera los resultado se obtuvieron por medio del uso de regla, escuadras

y transportador. El diagrama a parece expresado en la hoja milimetrada anexada

al trabajo.

Método Analítico (Descomposición en componentes rectangulares)

F1 = 0.20 N

F2 = 0.35 N

F3 = 0.50 N

F2 F3

F3x = 0.50 * cos 40 = 0.38N

F3y = 0.50 * sen 40 = 0.32N

40°40°

F2x = 0.35 * cos 40 = 0.27N

F2y = 0.35 * sen 40 = 0.22N

∑❑

❑

❑Fx=0 .20+0 ,27−0 ,38=0 .09N

∑❑

❑

❑Fy=0 .22+0 .32=0 .54N

R = √F x2+F y2

R=√(0.09 )2+(0 .54 )2=0 .55 ; α=arctg( 0 .540 .09 )=80 .53°Fe=R

β=180+80.3=260 .3

ANALISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

De los resultados expresados anteriormente se puede decir que al

momento de calcular magnitudes, en el caso de esta experiencia fuerzas, no basta

con hacerlo utilizando un método únicamente experimental es decir un

procedimiento empírico en su totalidad ya que este método se ve afectado por

cuantiosas variables que a pesar de no conllevar a prescindir de él hay que darle

el beneficio de la duda.

Así pues el método experimental realizado a través de la mesa de fuerzas

o el aparato de composición de fuerzas es un método que resulta evidentemente

útil pero como se mencionó anteriormente hay que darle el beneficio de la duda

por el simple hecho de que por constituir una fase netamente de experimento se

ve afectado por ciertas variables como lo son la imprecisión de los

experimentadores, tiempo y ambiente, desperfectos en los aparatos, entre otras.

Por lo tanto es recomendable sustentarlo con los métodos teóricos para corroborar

si los resultados obtenidos son correctos o si están muy alejados del valor real.

Analizando los resultados se puede observar que verídicamente existen

variantes o diferencias en los resultados, de la misma manera, se puede percibir

que las diferencias son mínimas, es decir que varían en un dígito y que

evidentemente el valor obtenido experimentalmente se encuentra muy cerca del

valor analítico y gráfico y que las diferencias entre estos dos últimos son pocas,

casi inexistentes. Es de suma importancia resaltar que estas el método grafico no

se encuentra al margen de errores y es recomendable, en la medida de lo posible,

hacer un correcto uso de los implementos geométricos y tener sumo cuidado con

la unidades que se toman en el papel milimetrado. No obstante, las medidas se

encuentran muy próximas unas de otras lo cual conlleva a establecer que los

errores fueron mínimos.

CONCLUSION

En síntesis, se calcularon las fuerzas por los tres métodos requeridos y se

obtuvieron valores muy similares entre si lo que conlleva a establecer que se

cumplieron, con éxito, los objetivos de la práctica. Así mismo se estableció el por

qué de las variantes que se obtuvieron en los resultados, las cuales fueron

mínimas, tomando en consideración los agentes que pudieron afectar al momento

de realizar el experimento en el laboratorio y al graficar. Dentro de este margen de

ideas, se estableció que el aparato de composición de fuerzas es de suma

importancia y de gran utilidad y aunque está sujeto a ciertas variables, si se usa

correctamente resulta ser totalmente confiable.