INFORME EQUILIBRIO DE FUERZAS
1.- OBJETIVOS DE LA PRACTICA
Ø Comprobar la primera condición de equilibrio.
Ø Comprobar la segunda condición de equilibrio mediante la palanca de balanza o momentos.
Ø Determinar pesos desconocidos mediante la aplicación de la primera condición de equilibrio.
Ø Aplicar el cálculo completo de la teoría de errores en la evaluación de las mediciones efectuadas.
Ø Conocer la resultante de un sistema de fuerzas paralelas, del mismo sentido y punto de aplicación.
Ø Verificar los pesos obtenidos mediante la palanca de balanza, mediante balanza analítica.
2.- FUNDAMENTO TEORICO
Un cuerpo en equilibrio estático, si no se le perturba no sufre movimiento de traslación o de rotación, porque la suma de todas las fuerzas o la suma de todos los momentos que actúan sobre él son cero. Sin embargo, si el cuerpo se desplaza ligeramente, son posibles tres resultados: (1) el objeto regresa a su posición original, en cuyo caso se dice que esta en equilibrio estable; (2) el objeto se aparta mas de su posición, en cuyo caso se dice que esta en equilibrio inestable; (3) el objeto en su nueva posición, en cuyo caso se dice que esta en equilibrio neutro e indiferente.
LEYES DEL MOVIMIENTO DE NEWTON
El tema de la mecánica del cuerpo rígido se encuentra basado en las tres leyes del movimiento de Newton, cuya validez se sustenta en la observación experimental. Estas leyes se aplican al movimiento de una partícula, medido desde un marco de referencia no acelerado, y pueden definirse brevemente de la forma siguiente:
Primera ley: En la ausencia de fuerzas exteriores, todo cuerpo continúa en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que actúe sobre él una fuerza que le obligue a cambiar dicho estado.
Tercera ley: Por cada fuerza que actúa sobre un cuerpo, éste realiza una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el cuerpo que la produjo. Dicho de otra forma: Las fuerzas siempre se presentan en pares de igual magnitud y sentido opuesto y están situadas sobre la misma recta.
Primera condición de equilibrio
La suma de las componentes (rectangulares) de todas las fuerzas según cualquier linea es igual a cero.
Segunda condición de equilibrio
La suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto cualquier línea (cualquier punto para fuerzas coplanares) es igual a cero.
3.- PROCEDIMINETO DE LA PRACTICA
a) Verificación de la primera condición de equilibrio
Procedimos de la siguiente forma colgamos por los extremos de las poleas pesos conocidos P1, P2, P3 de modo que los mismos estén en equilibrio.
En el punto de quiebre (donde colocamos el P2) se coloca el disco opticote modo que coincida con el centro del mismo, para luego proceder a realizar la lectura de los angulos f y b y los pesos P1, P2, P3.
b) Determinación de tensiones aplicando la primera condición de equilibrio ,
Colgamos en la cuerda que pasa por los extremos de las poleas pesos conocidos P1, P2 de modo que los mismos esten en equilibrio y el otro extremo engancharlo al soporte.
En el punto de quiebre (donde cuelga el peso P2) se coloca el disco óptico de modo que coincida con el centro del mismo, para luego proceder a realizar la lectura de los ángulos f y b y los pesos P1, P2.
c) Determinación de un peso desconocido aplicando la primera condición de equilibrio
Colgamos en la cuerda que pasa por los extremos de las poleas pesos conocidos P1, P2 y el peso desconocido P3 de modo que los mismos estén en equilibrio.
En el punto de quiebre (donde cuelga el peso P2) se coloca el disco óptico de modo que coincida con el centro del mismo, para luego proceder a realizar la lectura de los ángulos f y b y los pesos P1, P2.
d) Determinación de un peso desconocido aplicando la segunda condición de equilibrio
Colgamos en el lado derecho el peso desconocido a una distancia conocida d2 y al otro lado se equilibra mediante un peso conocido P1 que se encuentra a una distancia conocida d1.
Se procede a realizar la lectura de las distancias d1 y d2 y el peso P1.
Se realizo el mismo procedimiento 5 veces variando el peso P1 y la distancia d1, la distancia d2 debe mantenerse constante.
4.- MATERIALES UTILIZADOS
Ø Soportes metálicos.
Ø Poleas fijas de 4 cm de diámetro.
Ø Pesos conocidos de 1 gramo a 50 gramos.
Ø Pesos desconocidos entre un rango de 10 gramos a 60 gramos.
Ø Disco óptico grande de 0 a 360º.
Ø Palanca metálica de brazos iguales.
5.- CUESTIONARIO
1) La primera condición de equilibrio impide: a) ¿la rotación?, ¿la traslación?
R.- Impide la traslación porque esta condición nos dice : Una partícula o un sólido rígido está en equilibrio de traslación cuando: la suma de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es cero.
2) ¿Que tipo de error es el que se comete al medir los ángulos en el disco óptico?
R.- Error accidental porque al observar uno se puede equivocar de ángulo, y error sistemático
porque el disco óptico ya puede venir con imprecisión y falla.
3) Enumerar todos los errores sistemáticos y accidentales que se puedan haber cometido durante el desarrollo de la practica
R.- Errores sistemáticos: disco óptico mal graduado
Errores accidentales: mala vista del observador, mal apunte de datos, base en donde se realizo la practica no plana, pesas imprecisas (mal pesadas).
4) Explicar ¿Cuál es el concepto de momento?
R.- Momento indica instancia, ocasión, circunstancia o coyuntura por la que atraviesa un proceso continuo o “en cadena” que no tiene comienzo ni término definido.
5) Indicar el significado físico del momento de una fuerza
Se denomina momento de fuerza, torque, torca, o par (o sencillamente momento) a la magnitud que viene dada por el producto vectorial de una fuerza por un vector director (también llamado radio vector). Si se denomina F a una fuerza, aplicada en un punto A, su momento respecto a otro punto B viene dado por:
Donde es el vector director que va desde B a A. Por la propia definición del producto vectorial, el momento es un vector perpendicular al plano formado por y .
El momento de fuerza es equivalente al concepto de par motor, es decir, la fuerza que se tiene que hacer para mover un cuerpo respecto a un punto fijo (Ej: un electrón respecto al núcleo) y se condiciona por la masa y la distancia.
6) ¿Qué garantizan la primera y segunda condición de equilibrio?
R.- Que un cuerpo rígido este en equilibrio estático y no tenga aceleración.
7) ¿A qué se denomina cupla?
Se denomina cupla o par de fuerzas a un sistema formado por dos fuerzas de igual valor que poseen direcciones opuestas. Dicho sistema de fuerzas NO puede ser reducido a una única fuerza resultante.
El efecto que produce, o tiende a producir, una cupla sobre un cuerpo es una rotación pura.
El plano en el cual se encuentran las dos fuerzas se denomina plano de la cupla y la distancia entre las líneas de acción de las fuerzas se denomina brazo de la cupla.
8) La cupla es una magnitud escalar o vectorial? .Explique
R.- La cupla es una magnitud vectorial.
viernes, 6 de junio de 2008
PARABOLICO
INFORME MOVIMIENTO DE PROYECTILES
OBJETIVOS
Ø Verificación de las ecuaciones de movimiento parabolico
Ø Calculo de tiempo de vuelo
Ø Calculo de la velocidad de lanzamiento
Ø Calculo de altura maxima
Ø Determinación del alcance maximo
FUNDAMENTO TEORICO
Se denomina proyectil a cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y a continuación sigue una trayectoria determinada por la fuerza gravitacional que actúa sobre él y por la resistencia de la atmósfera. El camino seguido por un proyectil se denomina trayectoria.
Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actua sobre él es la gravedad. Hay una variedad de ejemplos de proyectiles: un objeto que se lanza desde un presipicio es un proyectil; un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba es también un proyectil; y un objeto es qué lanzado hacia arriba en ángulo también está un proyectil. Todos estos ejemplos se dan con la condición de que la resistencia del aire se considera insignificante.
Un proyectil es cualquier objeto que se proyectara una vez que continúa en el movimiento por su propia inercia y es influenciado solamente por la fuerza hacia abajo de la gravedad.
Los tipos de proyectiles que hay son los siguientes:
Por definición, un proyectil tiene solamente una fuerza que actua sobre él, esta es la fuerza de gravedad. Si hubiera alguna otra fuerza que actuara sobre un objeto, ese objeto no sería un proyectil. Así, en el diagrama de cuerpo libre para un proyectil, se mostraría una sola fuerza que actúa hacia abajo y la " fuerza de gravedad " (o simplemente de Fgrav). Esto quiere decir que sin importar si un proyectil se está moviendo hacia abajo, hacia arriba, hacia arriba y hacia la derecha, o hacia abajo y hacia la izquierda, el diagrama del libre-cuerpo del proyectil todavía está según lo representado en el diagrama de abajo. Por definición, un proyectil es cualquier objeto sobre el cual la única fuerza sea gravedad.
Si se elige el marco de referencia tal que la dirección y sea vertical y positiva hacia arriba, entonces ay = - g (como en la caída libre unidimensional), y ax = 0 (debido a que se ignora la fricción del aire).
La trayectoria que sigue la pelota (o proyectil) es parabólica, además sale con una velocidad vo . El vector inicial v cambia con el tiempo tanto de magnitud como en dirección. El cambio en el vector es el resultado de la aceleración y negativa. La componente x de la velocidad permanece constante en el tiempo debido a que no hay aceleración a lo largo de la dirección horizontal. Además, la componente y de la velocidad es cero en el punto más alto de la trayectoria.
En la figura tenemos un proyectil que se ha disparado con una velocidad inicial v0, haciendo un ángulo q con la horizontal, las componentes de la velocidad inicial son
Como el tiro parabólico es la composición de dos movimientos:
movimiento rectilíneo y uniforme a lo largo del eje X .
uniformemente acelerado a lo largo del eje Y
Las ecuaciones del movimiento de un proyectil bajo la aceleración constante de la gravedad son:
Eliminado el tiempo en las ecuaciones que nos dan las posiciones x e y, obtenemos la ecuación de la trayectoria, que tiene la forma y=ax2 +bx +c, lo que representa una parábola.
Obtenemos la altura máxima, cuando la componente vertical de la velocidad vy es cero; el alcance horizontal x cuando el cuerpo retorna al suelo y=0.
PROCEDIMIENTO
Para realizar la practica se debe realizar los siguientes pasos:
Buscar un area sin obstáculos.
Colocar el lanzador de proyectiles en un extremo sobre una base firme y lo ajustar mediante una mini prensa manual.
Medir en el transportador el angulo de lanzamiento del proyectil
Verificar que la mesa de impacto este en la misma altura del cañon de lanzamiento.
Colocar a la mesa de impacto una hoja de papel y papel carbonico para que señale el area de impacto y mover el mismo hasta una distancia de posible impacto del proyectil.
Cargar el cañon del lanzador con un proyectil y comprimir el resorte 3 medidas.
Lanzar el proyectil estirando de la cuerda del seguro
Si el proyectil dio en la mesa de impacto encima del papel carbonico medir la distancia horizontal desde el cañon al punto de impacto señalado en el papel carbonico.
En el caso de que no de en blanco corregir la ubicación de la mesa y lanzar otro proyectil hasta que de en el blanco.
Repetir el procedimiento para angulos 10º, 20º, 30º, 40º, 50º, 60º, 70º, 80º y 90º grados.
MATERIALES UTILIZADOS
Ø lanzador de proyectiles
Ø base de lanzador
Ø mesa de impacto
Ø cinta metrica
Ø proyectiles
Ø papel y papel carbonico
GRAFICOS Y DIBUJOS
Lanzador de proyectiles
Papel carbónico Proyectiles
CUESTIONARIO
¿ En un tiro parabolico perfecto si se conoce la velocidad y el angulo de lanzamiento a que es igual la velocidad final?
Determinar el alcance maximo a partir de la grafica distancia vs Hmax.
Determinar el alcance maximo a partir de la grafica distancia vs angulo de lanzamiento
A que conclusión puede llegar de la grafica Vy vs angulo de tiro y Vx vs angulo de tiro
Hay dos velocidades iniciales para los cuales un proyectil tiene el mismo alcance, cuantas velocidades iniciales producen el mismo tiempo de vuelo.
OBJETIVOS
Ø Verificación de las ecuaciones de movimiento parabolico
Ø Calculo de tiempo de vuelo
Ø Calculo de la velocidad de lanzamiento
Ø Calculo de altura maxima
Ø Determinación del alcance maximo
FUNDAMENTO TEORICO
Se denomina proyectil a cualquier objeto al que se le da una velocidad inicial y a continuación sigue una trayectoria determinada por la fuerza gravitacional que actúa sobre él y por la resistencia de la atmósfera. El camino seguido por un proyectil se denomina trayectoria.
Un proyectil es un objeto sobre el cual la única fuerza que actua sobre él es la gravedad. Hay una variedad de ejemplos de proyectiles: un objeto que se lanza desde un presipicio es un proyectil; un objeto que se lanza verticalmente hacia arriba es también un proyectil; y un objeto es qué lanzado hacia arriba en ángulo también está un proyectil. Todos estos ejemplos se dan con la condición de que la resistencia del aire se considera insignificante.
Un proyectil es cualquier objeto que se proyectara una vez que continúa en el movimiento por su propia inercia y es influenciado solamente por la fuerza hacia abajo de la gravedad.
Los tipos de proyectiles que hay son los siguientes:
Por definición, un proyectil tiene solamente una fuerza que actua sobre él, esta es la fuerza de gravedad. Si hubiera alguna otra fuerza que actuara sobre un objeto, ese objeto no sería un proyectil. Así, en el diagrama de cuerpo libre para un proyectil, se mostraría una sola fuerza que actúa hacia abajo y la " fuerza de gravedad " (o simplemente de Fgrav). Esto quiere decir que sin importar si un proyectil se está moviendo hacia abajo, hacia arriba, hacia arriba y hacia la derecha, o hacia abajo y hacia la izquierda, el diagrama del libre-cuerpo del proyectil todavía está según lo representado en el diagrama de abajo. Por definición, un proyectil es cualquier objeto sobre el cual la única fuerza sea gravedad.
Si se elige el marco de referencia tal que la dirección y sea vertical y positiva hacia arriba, entonces ay = - g (como en la caída libre unidimensional), y ax = 0 (debido a que se ignora la fricción del aire).
La trayectoria que sigue la pelota (o proyectil) es parabólica, además sale con una velocidad vo . El vector inicial v cambia con el tiempo tanto de magnitud como en dirección. El cambio en el vector es el resultado de la aceleración y negativa. La componente x de la velocidad permanece constante en el tiempo debido a que no hay aceleración a lo largo de la dirección horizontal. Además, la componente y de la velocidad es cero en el punto más alto de la trayectoria.
En la figura tenemos un proyectil que se ha disparado con una velocidad inicial v0, haciendo un ángulo q con la horizontal, las componentes de la velocidad inicial son
Como el tiro parabólico es la composición de dos movimientos:
movimiento rectilíneo y uniforme a lo largo del eje X .
uniformemente acelerado a lo largo del eje Y
Las ecuaciones del movimiento de un proyectil bajo la aceleración constante de la gravedad son:
Eliminado el tiempo en las ecuaciones que nos dan las posiciones x e y, obtenemos la ecuación de la trayectoria, que tiene la forma y=ax2 +bx +c, lo que representa una parábola.
Obtenemos la altura máxima, cuando la componente vertical de la velocidad vy es cero; el alcance horizontal x cuando el cuerpo retorna al suelo y=0.
PROCEDIMIENTO
Para realizar la practica se debe realizar los siguientes pasos:
Buscar un area sin obstáculos.
Colocar el lanzador de proyectiles en un extremo sobre una base firme y lo ajustar mediante una mini prensa manual.
Medir en el transportador el angulo de lanzamiento del proyectil
Verificar que la mesa de impacto este en la misma altura del cañon de lanzamiento.
Colocar a la mesa de impacto una hoja de papel y papel carbonico para que señale el area de impacto y mover el mismo hasta una distancia de posible impacto del proyectil.
Cargar el cañon del lanzador con un proyectil y comprimir el resorte 3 medidas.
Lanzar el proyectil estirando de la cuerda del seguro
Si el proyectil dio en la mesa de impacto encima del papel carbonico medir la distancia horizontal desde el cañon al punto de impacto señalado en el papel carbonico.
En el caso de que no de en blanco corregir la ubicación de la mesa y lanzar otro proyectil hasta que de en el blanco.
Repetir el procedimiento para angulos 10º, 20º, 30º, 40º, 50º, 60º, 70º, 80º y 90º grados.
MATERIALES UTILIZADOS
Ø lanzador de proyectiles
Ø base de lanzador
Ø mesa de impacto
Ø cinta metrica
Ø proyectiles
Ø papel y papel carbonico
GRAFICOS Y DIBUJOS
Lanzador de proyectiles
Papel carbónico Proyectiles
CUESTIONARIO
¿ En un tiro parabolico perfecto si se conoce la velocidad y el angulo de lanzamiento a que es igual la velocidad final?
Determinar el alcance maximo a partir de la grafica distancia vs Hmax.
Determinar el alcance maximo a partir de la grafica distancia vs angulo de lanzamiento
A que conclusión puede llegar de la grafica Vy vs angulo de tiro y Vx vs angulo de tiro
Hay dos velocidades iniciales para los cuales un proyectil tiene el mismo alcance, cuantas velocidades iniciales producen el mismo tiempo de vuelo.
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