PRACTICA - 9 UNIVERSIDAD AUTÓNOMA TOMAS FRÍAS FACULTAD CIENCIAS PURAS – CARRERA DE FÍSICA
Semestre I/2016
ESTÁTICA DE UNA VIGA CARGADA CON FUERZAS PUNTUALES 1. OBJETIVO Encontrar las reacciones en cada uno de los experimentos. Comprobar experimentalmente la evaluación cuantitativa de las condiciones de equilibrio. 2. PRINCIPIO El efecto de las fuerzas aplicadas al mismo punto de un cuerpo rígido, es equivalente al de una sola fuerza llamada RESULTANTE. 3. FUNDAMENTO TEÓRICO El equilibrio estático de un cuerpo rígido esta dado como consecuencia por una parte de la primera ley de Newton para la traslación y por otra parte de las condiciones de la dinámica de rotación. Puede resumirse mediante un par de ecuaciones vectoriales: ∑ 𝐹𝑖 = 0
(1)
∑ 𝜏𝑖𝑜 = 0
(2)
En las que son las fuerzas y los momentos o torques alrededor del punto 0, es decir los productores vectoriales: vector posición x fuerza: ⃗⃗ τ0 = r⃗ × F
(3)
𝜏0 = 𝑟 ∗ 𝐹 ∗ 𝑆𝑒𝑛𝜃
(4)
Figura.1: representación de fuerzas puntales Mediante esta práctica se está simulando una viga cargada con fuerzas puntuales mediante una viga rectangular provista de hilos de amarre para colgar y para enganchar diferentes pesas en puntos determinados.
PRÁCTICAS DE FÍSICA BÁSICA I: (FIS – 100: G-B)
VALIDO SOLO PARA EL SEMESTRE I/2016
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Figura. 2: Barra sometida a fuerzas puntuales.
Figura.3: Barra sometida a fuerzas puntuales con ángulos respectivos. Si las fuerzas son coplanares (plano x, y), lo que es el caso de la práctica, las ecuaciones vectoriales pueden descomponerse en ecuaciones escalares según las direcciones “x" e “y": 𝑛
∑ 𝐹𝑥𝑖 = 0
(5)
𝑖=1 𝑛
∑ 𝐹𝑦𝑖 = 0
(6)
𝑖=1 𝑛
∑ 𝜏0𝑖 = 0
(6)
𝑖=1
Al cumplir con estas ecuaciones, el sistema se encontrara en equilibrio de traslación y rotación, lo que se está buscando en el caso presente.
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4. MONTAJE Y REALIZACIÓN Materiales Interfaz Lab-Quets 2 Sensores de fuerza 2 varillas 2 soportes metalicos y nuez Cajas de masas Transportador Viga graduada
Fogura.4: Montaje experimental
Realización (Experimento 1 - Figura 2)
Montar el sistema que se muestra en la figura 4. Pese la viga sin carga con el dinamómetro y anótese su peso W. Suspenda verticalmente el extremo por los sensores de fuerza en cada extremo. Suspenda verticalmente el otro extremo, marcado 30cm a la polea y manténgala horizontalmente en equilibrio de manera provisional.
5. TAREAS. 5.1. Coloque 3 cargas cualesquiera cada una en los lugares que desee. 5.2. Equilibre la “viga" (regla de plástico) en el lugar de la polea mediante los pesos necesarios (debe quedar perfectamente horizontal, ver figura 1). 5.3. Anótese todas las variables en la tabla 1. 5.4. Calcule el valor de las reacciones R1 y R2 mediante las ecuaciones (4), (5), (6) y (7); compare con los valores experimentales. 5.5. Repita 3 veces el experimento, cambiando las cargas y sus puntos de aplicación. 5.6. Evalué la diferencia porcentual comparativa:
𝑅𝑡𝑒𝑜 −𝑅𝑒𝑥𝑝 𝑅𝑡𝑒𝑜
∗ 100% para ambas reacciones.
Experimento 2 (Figura 2)
Repita 2 veces el anterior experimento cambiando el ángulo de los hilos de suspensión. Los ángulos α1 y α2 con un transportador. Anote todas las variables en la tabla 2.
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6. OBTENCIÓN Y PROCESAMIENTO DE DATOS. TABLA.1: Experiemnto-1 N°
F1 [
F2 ]
[
F3 ]
[
L1 ]
[
L2 ]
[
L3 ]
[
]
R1 exp. [ ]
R2 exp. [ ]
R1 Teo. [ ]
R2 Teo. [ ]
% Dif.
1 2 3
TABLA.1: Experiemnto-2 N°
F1 [
F2 ]
[
F3 ]
[
L1 L2 L3 ] [ ] [ ] [ ]
R1 exp. [ ]
R2 exp. [ ]
R1 Teo. [ ]
R2 Teo. [ ]
α1
α2
1 2 3 7. PROCEDIMIENTO DE DATOS
8. CUESTIONARIO 8.1. ¿Cuál es la diferencia entre el equilibrio estático y el equilibrio dinámico?
8.2. ¿Si las fuerzas no fuesen coplanares, como tuviéramos que proceder?
8.3. ¿Qué aplicaciones tuviera esta práctica? ¿Usted cree que es conveniente realizar esta práctica? ¿Por qué?
9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
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Report "ESTÁTICA DE UNA VIGA CARGADA CON FUERZAS PUNTUALES"