practica de laboratorio nº 01
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FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y
ARQUITECTURA
ESCUELA PROFECIONAL DE
INGENIERIA CIVIL.
INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA I
PRESENTADO PO:
Jacinto ccallo alexander
CODIGO:
121129
GRUPO:
109
PRACTICA DE LABORATORIO Nº 01
EQUILIBRIO DE FUERZAS.
I. OBJETIVOS:
Comprobar la primera condición de equilibrio para un sistema de
fuerzas concurrentes en un punto.
Comprobar la segunda condición de equilibrio para un sistema de
fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicación.
Analizar y comprobar los resultados teóricos – prácticos mediante
las tablas propuestas.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO.
Primera ley de newton.
La primera ley de newton, conocida también como la ley de inercia, nos
dice que si sobre un cuerpo no actúan ningún otro, este permanecerá
indefinidamente moviéndose en línea recta con velocidad constante, como
sabemos, el movimiento es relativo, es decir depende de cual sea el
observador que describa el movimiento. Así para un pasajero de un tren, el
boletero viene caminando lentamente para el casillero del tren, mientras
para alguien que viene pasar el tren desde antes de una estación, el
boletero se está moviendo a una gran velocidad, se necesita por tanto un
sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de
newton sirve para definir un tipo especial de sistema de referencias
conocido como “sistema de referencia de inercia”, que son aquellos
sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que
no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
La primera ley de newton se enuncia como:
“todo cuerpo permanece en un estado de reposo o de movimiento rectilíneo
uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre el”.
Consideremos que la fuerza es una cantidad vectorial, el análisis
experimental correspondientes a las fuerzas requiere herramientas del
algebra vectorial.
Siendo , ………………. fuerzas concurrentes en el centro de masa del
cuerpo.
El producto escalar se realiza entre dos cantidades vectoriales, como
resultado de esta operación se determina una cantidad escalar; definido
por:
F,r son módulos de los vectores respectivamente.
Mientas tanto el producto vectorial se opera entre dos vectores, cuyo
resultado es otra cantidad vectorial. El modulo de este nuevo vector esta
dada por:
Donde , es angulo entre los vectores F y r la representación grafica de
estas operaciones algebraicas se ilustra en la figura 1.1 y 1.2.
fig.1.1
Fig1.2
Los vectores se pueden descomponer en su componente ortogonal o en
base a las vectores unitarias por lo que cualquier vector puede
expresar de la siguiente forma:
En el plano cartesiano X-Y las componentes ortogonales se determinan
mediante las siguientes ecuaciones de transformaciones:
Las condiciones de equilibrio son las que garantizan a que los cuerpos
puedan encontrarse en equilibrio de traslación y/o equilibrio de rotación.
Primera condición de equilibrio.
“Para que el cuerpo se encuentre en reposo absoluto o con movimiento
uniforme si y solo si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el
es nulo”.
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo lo hacen en un inicio punto, este
punto por o general coincide con el centro de la masa del cuerpo; por ello
todas las fuerzas son concurrentes en el centro de la masa. Para evaluar
este equilibrio es necesario igualar a cero al vector resultante representado
por la ecuación (1.1) la representación geométrica de un sistema en
equilibrio de traslación bajo el efecto de varias fuerzas concurrentes es un
polígono cuyos lados están representados por cada uno de las fuerzas que
actúan sobre el sistema.
Segunda condición de equilibrio.
“Para que el cuerpo regido se encuentre en equilibrio de rotación si y solo si
el momento resultante sobre el cuerpo con respecto a cualquier punto es
nulo”.
El momento de un fuerza también conocido como torque, es un vector
obtenido mediante la operación de producto vectorial entre los vectores de
posición del punto de aplicación ( ) y la fuerza que ocasiona la rotación
de un cuerpo con respecto un punto en específico. La magnitud de este
vector está representada por la ecuación (1.2) para evaluar el equilibrio de
un cuerpo regido, se tiene que utilizar las dos condiciones de equilibrio
indicadas.
A una clase de fuerzas se denomina fuerzas de gravedad o peso. Estas
fuerzas se originan por atracción de la tierra hacia los cuerpos que se
encuentra en su superficie. El peso está dado por:
Donde, g: aceleración de la gravedad del medio.
III. Instrumentos de laboratorio.
Una computadora.
Programa data studio instalado.
InterfaseScienceWorschop 750
2 sensores de fuerza (C1-6537)
01 disco óptico de Hartl (ForceTable)
01 juego de pesas
Cuerdas inextensibles
Una regla de 1m.
Un soporte de accesorios.
Una escuadra o transportador.
IV. Procedimiento y actividades:
Primera condición de equilibrio:
Instale el equipo tal como se muestra en la figura 1.3.
Fig.1.3
Verificar la conexión e instalación de la interface.
Ingresar el programa data Studio y seleccionar crear experimento.
Marque las pequeñas poleas de dos posiciones diferentes y verifique
que la argolla se encuentre en el punto de equilibrio solo por la
acción de las cuerdas con sus respectivas pesas.
Los pesos W1 y W2 y la fuerza de tensión T en el sensor de la fuerza
representa la acción de tres fuerzas concurrentes. Los ángulos
indica el sentido y la dirección de las tres fuerzas
concurrentes; tal como se observa en la figura 1.3
Cuando logra instalar el equipo en la posición mostrada en la figura
1.3 registre sus datos en la tabla 1.1
Repita 4 veces este procedimiento, en alguno de ellos considere que
la fuerza de tensión registrado por el sensor de fuerza este en
dirección vertical ( )
n m1(g) m2(g) T(Newton)
01 55 149 1.46 160 140 60
02 1849 1859 0.8 110 110 140
03 1059 1059 1.61 160 160 40
04 369 329 0.03 120 130 110
segunda condición de equilibrio:
Instale el equipo tal como se muestra en la figura 1.4 la cuerda de
tensión que contiene el sensor de fuerza forma un Angulo de 90 con el
soporte universal al cual esta sujetado, bajo la influencia de todas las
fuerzas que actúan sobre el cuerpo rígido, esta debe de estar en
equilibrio de rotación.
Registre los valores de las correspondientes masas m1 de las presas que
se muestra en la figura 1.4; así mismo registre los valores de las
distancias de los puntos de aplicación al punto de contacto del cuerpo
rígido con el soporte universal (Li).
Registre también la lectura observada a través del sensor de fuerza y el
Angulo de inclinación del cuerpo rígido con respecto a la superficie de la
mesa.
Repita este procedimiento 4 veces haciendo variar los valores de la
masas mi. para cada cuerda que contiene el sensor de fuerza siempre
este en posición horizontal. Todos estos datos añorar en la tabla 1.2.
N m1i(g) m2i(g) m3.i(g) L1i(cm) L2i(cm) L3i(cm) Ti(N) gi
01 205 255 125 21 52 76 2.91 44
02 55 155 125 21 52 76 2.25 46
03 15 65 45 21 52 76 1.10 45
04 115 165 145 21 52 76 2.45 44
V. Cuestionario.
Elabore la equivalencia entre Angulo representados en la figuras
1.3.a y 1.3.b, con estos valores de tiene que efectuar los cálculos.
Para fig. (1.3.a)
45
120
240
Para fig. (1.3.b)
45
-120
-204
Descomponer a las fuerzas , en sus componentes ortogonales
del plano cartesiano x – y las componentes en dirección horizontal y vertical
de las fuerzas.
¿Que es inercia?
En física, la inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras no se aplique sobre ellos alguna fuerza, o la resistencia que opone la materia al modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él.
En física se dice que un sistema tiene más inercia cuando resulta más difícil lograr un cambio en el estado físico del mismo. Los dos usos más frecuentes en física son la inercia mecánica y la inercia térmica.
La primera de ellas aparece en mecánica y es una medida de dificultad para cambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. La inercia mecánica depende de la cantidad de masa y del tensor de inercia.
La inercia térmica mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura al estar en contacto con otros cuerpos o ser calentado. La inercia térmica depende de la cantidad de masa y de la capacidad calorífica.