PRÁCTICA N° 5

“Sistemas de fuerzas”

OBJETIVOS:

Al término de la práctica el alumno:

Reproducir un sistema de fuerzas concurrentes. Determinar el diagrama de cuerpo libre Manejar mediante experimentos con fuerzas, el concepto de modelo físico

(vector) comprobando que sigue un álgebra diferente a la de las cantidades escalares y establecer la condición de equilibrio.

Sumar vectores concurrentes por métodos gráficos para la representación de las fuerzas resultantes y equilibrantes.

Explicar el concepto de suma vectorial por el método del paralelogramo y del polígono.

FUNDAMENTO:

Al conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo se le da el nombre de sistema de fuerzas y cada fuerza recibe el nombre de componente. Un sistema de fuerzas se puede simplificar si se obtiene una fuerza que produzca el mismo efecto que todos los componentes del sistema; esta fuerza se llama resultante. Un sistema de fuerzas es colineal cuando las fuerzas actúan en la misma línea de acción; concurrente, si las líneas de acción se cortan en un punto, y paralelo, cuando las fuerzas actúan sobre un cuerpo y siguen líneas de acción paralelas. La resultante de un sistema de vectores es aquel vector que produce el mismo efecto de los demás vectores integrantes del sistema. El vector capaz de equilibrar un sistema de vectores recibe el nombre de equilibrante, tiene la misma magnitud y dirección que la resultante, pero con sentido contrario.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

EXPERIMENTO 1: Sistema de Fuerzas Colineales

MATERIALES:

1 regla de 30 cm

2 dinamómetros de 250 g

2 pesas de 100 g

1 carro grande de juguete

1 hilo de 10 cm DINAMOMETRO

PROCEDIMIENTO:

1. Ata el hilo en el carro; engánchalo con un dinamómetro y jala con cuidado. Observa qué fuerza debes aplicar para que se mueva. Verifica la escala de los dinamómetros; ajusta el índice en cero.

2. Coloca en el carro una pesa de 100 g y engancha el otro dinamómetro en el dinamómetro conectado al carro. Jala hasta que se mueva.

3. Coloca en el carro las 2 pesas de 100 g y jala con los dinamómetros unidos, en la misma línea de acción, hasta que se mueva el carro.

EXPERIMENTO 2: Sistema de Fuerzas Colineales Y Concurrentes

MATERIALES:

Tres dinamómetros Un transportador Tres trozos de cordón Una argolla Un lápiz Tres hojas de papel.

PROCEDIMIENTO:

1. A la mitad de un lápiz ate los dos cordones de tal manera que uno quede a la izquierda y el otro a la derecha. Pídale a un compañero sujetar Uno de los extremos y usted tire del otro, evitando mover el lápiz. Para cuantificar el valor de las fuerzas enganche un dinamómetro en cada extremo de los cordones y vuelvan a tirar de ambos dinamómetros sin mover el lápiz. Registren las lecturas que marcan los dinamómetros.

2. Sujete tres cordones a la argolla metálica. Con ayuda de dos compañeros tire cada uno un extremo de los cordones, de tal manera que la argolla no se mueva. Enganche un dinamómetro a cada extremo de los cordones y monte un dispositivo como el mostrado en la figura, registre la lectura de cada dinamómetro cuando el sistema quede en equilibrio.

3. Coloque debajo de la argolla una hoja de papel y trace sobre ella las líneas correspondientes a las posiciones de dos cordones. Anote en cada trazo el valor de la lectura de los dinamómetros, así como el Angulo que forman entre sí, medido con su transportador. Con los trazos hechos en la hoja y mediante una escala conveniente, represente el diagrama vectorial. Considere la fuerza f3, la cual se lee en el dinamómetro C, como la equilibrante de las otras dos fuerzas: f1 y f2. Compare el valor f3, leído en el dinamómetro, con el obtenido gráficamente al sumar f1 y f2 por el método del paralelogramo.

4. Cualquiera de las fuerzas puede ser la equilibrante de f1 y f3 así como f1 es la equilibrante de f2 y f3. Reproduzca un sistema similar al de la figura pero con ángulos diferentes, trace un diagrama vectorial representativo de esta nueva situación; sume dos vectores cualesquiera por el método del paralelogramo y compare el valor de la resultante obtenida en la tercera fuerza.

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué efecto físico tiene la equilibrante en un sistema de fuerzas concurrentes, cuando su resultante es diferente de cero?

2. ¿Cómo es la magnitud de la resultante en el experimento comparada con la masa del bloque de madera?

3. ¿Cómo es la dirección de la resultante del experimento comparada con la de la masa del bloque de madera?

4. ¿Cómo se llama el punto donde concurren todas las fuerzas de cada uno de los experimentos?

5. ¿Por qué se consideran cantidades vectoriales a las fuerzas?6. Haz el resumen de las dificultades que encontraste en el montaje y en la realización de la

practica