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

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Page 1: Practica de laboratorio Nº 01

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

Page 2: Practica de laboratorio Nº 01

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”.

Page 3: Practica de laboratorio Nº 01

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

Page 4: Practica de laboratorio Nº 01

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

Page 5: Practica de laboratorio Nº 01

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.

Page 6: Practica de laboratorio Nº 01

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 ( )

Page 7: Practica de laboratorio Nº 01

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.

Page 8: Practica de laboratorio Nº 01

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

Page 9: Practica de laboratorio Nº 01

-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.