´EQUILIBRIO ESTATICO Pr´actica ESCUELA DE F´ISICA (UNAH) Equilibrio Est´ atico y Centro de Masa GU´IA DE LABORATORIO F´ISICA GENERAL I (FS-100) AUTOR: CARLOS E. GABARRETE I. Referencias Serway & Jewett. F´ısica para Ciencias e Ingenier´ıa, Septima Edici´on, Cengage Learning, 2008. CAP09 / Cantidad de Movimiento Lineal y Colisiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secci´ on 9.5 CAP12 / Equilibrio Est´ atico y Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secciones 12.1 y 12.2 Sears, Zemansky, Young, Freedman. F´ısica Universitaria, Decimosegunda edici´on, Pearson Educaci´on, 2009. CAP08 / Momento Lineal, Impulso y Choques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secci´ on 8.5 CAP11 / Equilibrio y Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secciones 11.1 y 11.2 II. Objetivos Al finalizar esta pr´ actica el estudiante ser´ a capaz de: 1. Calcular la posici´ on del centro de masa de diferentes objetos. 2. Analizar la relaci´ on entre el centro de masa y el centro de gravedad. 3. Determinar la masa de una regla con las condiciones de equilibrio est´atico. III. Problema Varios objetos son colocados en equilibrio. Una plomada indicar´a la direcci´on de la fuerza de gravedad que act´ ua sobre el objeto (ver figura 1 (a)). Con ello determinar el centro de masa y el centro gravedad de los objetos. Una regla de masa M y longitud L se coloca sobre un pivote con varios contrapesos de masas conocidas a ciertas distancias desde el eje de giro hasta lograr el equil´ıbrio est´atico sobre la regla (ver figura 1 (b)). Aplicando las condiciones de equilibrio est´ atico determinar la masa de la regla. (a) Figura 1; Centro de masa (b) Figura 1; Sistema en equilibrio est´ atico donde d es la distancia desde el pivote al punto medio de la regla? 2 . x1 . m2 . ¿C´omo quedan expresadas las condiciones de equilibrio traslacional del sistema? f) Considere el sistema en equilibrio mostrado en la figura 1 (b). Equil´ıbrio Est´ atico y Centro de Masa ´ n del Marco Teo ´ rico Revisio De acuerdo a la bibliograf´ıa consultada. x2 y d.F´ısica General I (FS-100) IV. ¿cu´ al seria la expresi´on para la masa de la regla M en t´erminos de m1 . ¿C´omo queda expresada la condici´on de equilibrio rotacional del sistema? g) Usando la relaci´ on anterior en f). (No se olvide de incluir el peso de la regla.) e) Considere el sistema en equilibrio mostrado en la figura 1 (b). a) ¿Qu´e es centro de masa? b) ¿Cu´ ales son las expresiones del centro de masa para un sistema de part´ıculas y un s´olido r´ıgido? c) ¿Qu´e es centro de gravedad y que relaci´ on tiene con el centro de masa? d) Considere el sistema en equilibrio mostrado en la figura 1 (b) y haga un diagrama de cuerpo libre sobre la regla. Mida el valor de la masa de una de las figuras de poliestireno. Equil´ıbrio Est´ atico y Centro de Masa Montaje Experimental Materiales y Equipo Varias figuras de poliestireno planas. Balanza. Tome en cuenta que cada figura debe tener tres l´ıneas. Rote la figura de poliestireno (unos 60◦ ) y repita el procedimiento anterior. Marque algunos puntos donde este el hilo. 6. ver figura 2 b). Repita el procedimiento anterior (desde el 2 hasta el 5) con una nueva figura. Cuchilla. (no confunda las figuras despu´es de cortadas). Con mucho cuidado corte la figura de poliestireno en una de las l´ıneas que traz´o anteriormente. sobre la figura y luego trace una l´ınea recta entre estos puntos. Corte un pedazo de hilo y amarre en un extremo la plomada de un punto intermedio el alfiler y del otro d´ejelo libre para colocarlo en el soporte. hilo y plomada. ± m=( )g 8. ver figura 2 d). Rote la figura de poliestireno de nuevo (unos 60◦ ) y repita el procedimiento anterior. 7.F´ısica General I (FS-100) V. Regla. Procedimiento Experimental Parte #1: Determinaci´ on del centro de gravedad 1. Juego de masas. Coloque una de las figuras de poliestireno sobre la pared de manera vertical. m1 = ( ± )g m2 = ( ± )g Figura 2: Colocaci´ on de alfiler con plomada y trazado de l´ıneas 3 . 2. ver figura 2 c). (no deje que el alfiler. y mida sus masas. Clips grandes. ver figura 2 a). la pared o la plomada impidan el equilibrio de la figura). Porta masas. VI. 5. Alfileres. luego coloque el alfiler con la plomada de un punto cercano a la orilla en la parte superior. 4. 3. Repita el procedimiento anterior (desde el 2 hasta el 6) hasta que complete la tabla #1 con los valores de d sugeridos en la tabla. agregue masas hasta obtener una valor total de 25 g. 2. x2 y d en la tabla #1. 7. (ver figura 3 a)) 4. Note que la distancia d es medida desde el punto de pivote al punto medio de la regla (ver figura 3 d)) 6. 4 . Tratamiento de los datos experimentales 1. Mida el valor de la masa de la regla M y de cada uno de los conjuntos porta masas-masas-clip (Tenga cuidado de no confundir el conjunto correspondiente a m1 con el conjunto correspondiente a m2 ).F´ısica General I (FS-100) Equil´ıbrio Est´ atico y Centro de Masa Parte #2: Determinaci´ on de la masa de la regla 1. M =( ± )g m1 = ( ± )g m2 = ( ± )g Figura 3: Obtenci´ on de distancias de equilibrio Tabla 1: REGISTRO DE LOS DATOS EXPERIMENTALES ± x2 = ( )cm Datos 1 2 3 4 5 6 7 8 9 d (cm) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10 x1 (g) VII. Desplace el centro de la regla 1 cm hacia la derecha del punto de pivote para obtener una nueva distancia d y mantenga fija la distancia x2 . Usando los datos registrados en la tabla #1 y en una hoja de papel milimetrado construya una gr´afica de m1 x1 en funci´ on de la distancia d. Cuando el sistema est´e en equilibrio est´ atico (como se observa en la figura 3 c)). Identifique el punto medio de la regla y m´arquelo con un l´apiz graf´ıto. agregue masas hasta obtener una valor total de 25 g. Coloque con cuidado otro porta masas sobre la regla a una distancia x2 del pivote (sugerida por su instructor). (ver figura 3 b)) 5. 8. anote los valores de las distancias x1 . no trace l´ıneas uniendo los puntos que ha graficado. 3. Coloque la regla sobre el pivote asegur´ andose de que entre el punto marcado y el pivote haya una separaci´ on de 1 cm. para lograr esto desplace tambi´en la masa m2 hacia la derecha en 1 cm. Coloque con cuidado el porta masas sobre la regla a una distancia x1 del pivote (sugerida por su instructor). 3. IX. Conclusiones NOTA Sus conclusiones deben hacer referencia al problema planteado y estar fundamentadas en sus resultados experimentales. 4. el intercepto de dicha recta y sus incertidumbres. aplique regresi´ on lineal para calcular la pendiente. ¿Qu´e relaci´ on existe entre la pendiente de la recta calculada en la regresi´on lineal con la masa de la regla? Puede apoyar su respuesta de la relaci´ on encontrada en el inciso g). Si los puntos graficados se ordenan de manera aproximada siguiendo una l´ınea recta. 5.F´ısica General I (FS-100) Equil´ıbrio Est´ atico y Centro de Masa 2. ´ n de resultados Discusio 1. ¿Este punto de intersecci´ on marcado en las figuras de poliestireno puede considerarse como el centro de gravedad de la figura? Explique. Si corta la figura de poliestireno justo en una de las l´ıneas que traz´o (que contiene el centro de masa) ¿la masa de las dos piezas restantes son iguales? Explique y justifique esta respuesta con sus mediciones. 3. Grafique la funci´ on lineal obtenida a partir del c´alculo de la pendiente y el intercepto obtenidos en (2). VIII. ¿Qu´e significa el punto de intersecci´ on de las l´ıneas marcadas en las figuras de poliestireno? ´ 2. ¿C´ omo se compara el valor de la masa de la regla obtenido con la balanza y el calculado con la pendiente de la recta en la regresi´ on lineal? ¿Concuerdan estos resultados? Justifique su respuesta con base en las mediciones tomadas y no olvide denotar las incertidumbres correspondientes. i) ii) iii) 5 .
Report "Equilibrio Estatico y Centro de Masa Fs100"