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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANOFACULTAD DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA, ELECTRNICA Y SISTEMAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRONICA

INFORME N01-2012-E.P.I.E./UNA-PUNO

PARA : LIC. Lucio Elas Flores Bustinsa

De : Erika Estefana Almendre Alberto

Alumna de la prctica de laboratorio fsica I

ASUNTO : informe de laboratorio EQUILIBRIO DE FUERZA

FECHA : puno, 05 de diciembre del 2012

CODIGO : 124924

GRUPO : 119

Mediante la presente hago llegar el informe de laboratorio de la prctica n1 (fsica I) que

consta de lo siguiente:

PRIMERO: OBJETIVOS

Comprobar la primera condicin de equilibrio para un sistema de fuerzas

concurrentes en un punto.

Comprobar la segunda condicin de equilibrio para un sistema de fuerzas que

actan en diferentes puntos de aplicacin.

Analizar y comparar los resultados terico prcticos mediante las tablas

propuestas.

APLICACIONES

Primera condicin de equilibrio.

Para que un cuerpo se encuentre en reposo absoluto o con movimiento uniforme si y solo

si la resultante de todas las fuerzas que actan sobre el es nulo.


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Las fuerzas que actan sobre el cuerpo lo hacen en un nico punto, este punto por lo

general coinciden con el centro de masa del cuerpo.

Figura 1.3

Segunda condicin de equilibrio.

Para que el cuerpo rgido se encuentre en equilibrio de rotacin si y solo si el momento

resultante sobre el cuerpo con respecto a cualquier punto es nulo.

El momento de una fuerza tambin conocido como torque, es un vector obtenida

mediante la operacin de producto vectorial entre los vectores de posicin del punto de

aplicacin () y la fuerza () que ocasiona la rotacin al cuerpo con respecto a un puntoen especfico.


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I. INSTRUMENTOS Y EQUIPOS DE LABORATORIO

Una computadora

Programa Data Studio instalado

InterfaseScienceWorshop 750

2 sensores de fuerza (C1 - 6537)

01 disco ptico de Hartl (Force Table)

01 juego de pesas

Cuerdas inextensibles

Una regla de 1m.

Un soporte de accesorios

Una escuadra o transportador.

II. EVALUACION DE RESULTADOS

Primera condicin de equilibrio:

Instale el equipo como se muestra en la figura 1.3

Marque las pequeas poleas en dos posiciones diferentes y verifique

que la argolla se encuentra en el punto de equilibrio solo la accin de

las cuerdas con sus respectivas pesas.

Los pesos , y la fuerza de tensin Cuando logra instalar el equipo en la posicin mostrada por la figura 1.3

registre sus datos en la tabla 1.1

Instale el equipo, mostrado en la figura 1.3 para otras magnitudes de

los pesos y .repita cuatro veces este procedimiento, en algunosde ellos considere que la fuerza de tensin registrado por eldinammetro este en direccin vertical (=).

TABLA 1.1

n m1i(g) m2(g) Ti(Newton)

1 13 6 0.13 86 155 119

2 20 17.5 0.02 160 91 149

3 185 65 1.83 94 157 109


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, : Masa de las pesas, con las cuales se obtiene los pesos, mediante laecuacin (1.4b)

Segunda condicin de equilibrio:

Instale el equipo tal como se muestra en la figura 1.4; la cuerda detensin que contiene al sensor de fuerza forma un ngulo de con elsoporte universal al cual esta sujetado. Bajo la influencia de todas las

fuerzas que actan sobre el cuerpo rgido, esta debe estar en equilibrio

de rotacin.

Registre los valores de las correspondientes masas de las pesasque se muestran en la figura 1.4; asi mismo, registre los valores de las

distancias de los puntos de aplicacin al punto de contacto del cuerpo

rgido con el soporte universal (). Registre tambin la lectura observada a travs del sensor de fuerza y el

ngulo de inclinacin

del cuerpo rgido con respecto a la superficie de

la mesa.

Repita este procedimiento tres veces haciendo variar los valores de las

masas . Para cada cuerda que contiene al sensor de fuerza siempreeste en posicin horizontal. Todos estos anote en la tabla 1.2.

TABLA 1.2

N

1 155 55 105 22,9 50,8 75,7 1,62 47

2 105 205 205 22,9 50,8 75,7 2,86 49

3 155 105 405 22,9 50,8 75,7 3,85 48

4 155 305 55 22,9 50,8 75,7 2,4 46,5

(g)

Registre tambin la longitud (L) y masa (m) de la regla:

L=100cm m=12,98(g)


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SEGUNDO: CUESTIONARIO

Primera condicin de equilibrio:

1. Elabore la equivalencia entre los ngulos

y

representados en las figuras 1.3a

y 1.3b, con estos valores de tiene que efectuar los clculos.

La equivalencia de los ngulos respecto a los ngulos segn las figuras 1.3ay 1.3b es la siguiente:

, ,

2. Descomponer a las fuerzas , Y en sus componentes ortogonales del planocartesiano X-Y. las componentes en direccin horizontal y vertical de estas fuerzas

se determinan mediante las ecuaciones (1.3a) y (1.3b) respectivamente.


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Descomponiendo las fuerzas que actan en nuestro sistema tenemos:

CASO 1:

CASO 2: CASO 3:

T=

3. Calcule la suma de los componentes en el eje X y en el eje Y por separado,

explique cada uno de estos resultados obtenidos.

CASO 1

, se dirige al ejepositivo X.

, se dirige al eje negativoY.

, se dirige al ejepositivo X.

, se dirige al ejepositivo Y.

, sedirige al eje positivo X.

, se dirige al eje positivo Y.


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4. Elabore una tabla de resumen, para ello considere el siguiente modelo:

TABLA 1.3

N

1 -0,0713 -0,438 0 0,5093 0,1048 -0,3886 0,13 0,6234

2 -0,1055 -0,1278 0 0,2333 0,1642 0,1087 0,02 0,2929

3 -0,9349 -0,6272 0 1,4621 -0,5447 0,5082 1,83 2,8665

Donde Y : representan a las componentes horizontales y verticales de las fuerzasque actan sobre el sistema.

5. Calcule la incertidumbre en la lectura de las medidas de fuerzas registradas.

6. Qu es inercia?

En fsica, la inercia es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en suestado 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 omovimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o

movimiento rectilneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre l.

En fsica se dice que un sistema tiene ms inercia cuando resulta ms difcil lograrun cambio en el estado fsico del mismo. Los dos usos ms frecuentes en fsicason la inercia mecnica y la inercia trmica.

La primera de ellas aparece en mecnica y es una medida de dificultad paracambiar el estado de movimiento o reposo de un cuerpo. La inercia mecnicadepende de la cantidad de masa y del tensor de inercia.

La inercia trmica mide la dificultad con la que un cuerpo cambia su temperatura alestar en contacto con otros cuerpos o ser calentado. La inercia trmica dependede la cantidad de masa y de la capacidad calorfica.

Las llamadas fuerzas de inercia son fuerzas ficticias o aparentes que unobservadorpercibe en un sistema de referencia no-inercial.

Segunda condicin de equilibrio:
http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mec%C3%A1nica_del_s%C3%B3lido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Reposohttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_f%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Reposohttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_ficticiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Observadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_inercialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_inercialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Observadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_ficticiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Momento_de_inerciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Masahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Reposohttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_t%C3%A9rmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Inercia_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_f%C3%ADsicohttp://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_rectil%C3%ADneo_uniformehttp://es.wikipedia.org/wiki/Materiahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Movimiento_%28f%C3%ADsica%29http://es.wikipedia.org/wiki/Reposohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mec%C3%A1nica_del_s%C3%B3lido&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/F%C3%ADsica


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7. Haga el diagrama del sistema de fuerzas que actan sobre el cuerpo rgido y

formule ecuaciones de equilibrio para el sistema. Considere tambin el peso del

cuerpo rgido (regla).

8. Conociendo los valores de los pesos , Y , las distancias y el angulo deinclinacin , determine analticamente el valor de la fuerza de tensin .

Para calcular la T en forma analtica, calcularemos la sumatoria de momentos derotacin respecto al punto O, el cual nos debe resultar cero, pues el sistema est

en equilibrio de rotacin y traslacin.

De la figura.

Calculando con la frmula, de acuerdo a los apuntes tomados en laboratorio de la

TABLA 1.2 en cada uno.Dnde:


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N T(Experimental) T(Analitica)

1 1,62 1,0562

2 2,86 2,879

3 3.85 3,568

4 2,4 2,459

9. Compare este valor con el valor experimental medido por el sensor de fuerza.

Determine tambin la fuerza de reaccin en el punto de apoyo 0 (figura 1.4). esta

fuerza debe tener una pendiente de inclinacin.

Calcular la reaccin en el punto, la calcularemos mediante la primera condicin de

equilibrio, la sumatoria de fuerzas debe ser igual a cero.

Sumatoria de fuerzas en el eje X:

.

Sumatoria de fuerzas en el eje Y: .

Para calcula el mdulo de la reaccin R en el punto de apoyo la calcularemos con

la ecuacin siguiente:

Para hallar el ngulo de inclinacin de la fuerza de reaccin con la horizontal:

10. Elabore una tabla, en el cual haga su resumen de los resultados obtenidos. Si

existe diferencia, a qu atribuye usted estas diferencias?

N

1 1,62 1,0562 0,5638 2,468612 5,06169657 5,63224277

2 2,86 2,879 0,019 1,4017466 3,14850152 3,4466355

3 3,85 3,568 0,282 0,0554594 0,12170394 0,1337553

4 2,4 2,459 0.059 1,OO3812 2,4432678 2,0324546


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Donde, y : fuerzas de tensin determinada terica y en el laboratorio,respectivamente.

|| | |: Diferencia entre estos valores : Componentes ortogonales de las fuerzas de reaccin.: Modulo de la fuerzas de reaccin.

11. Si la cuerda de tensin que contiene al dinammetro no estara es posicin

horizontal, Qu diferencias existiran en los clculos analticos de la fuerza de

tensin y la fuerza de reaccin en el punto de apoyo?

Habra un error grande porque si no estara en posicin horizontal tendra un

ngulo y se tendra que trabajar los clculos con ese error.

12. Tambin adjunte el valor de las componentes horizontales y vertical de la fuerza

de reaccin en el punto de apoyo O; as como su Angulo de inclinacin con

respecto a la horizontal. Utilice las ecuaciones (1.3). para que elabore las tablas de

su informe puede considerar los siguientes modelos:

N

147

1,501205 5,326856 1,016945 0,229 0,508 0,162

2 49 0,308047 0,601425 0,601425 0,229 0,508 0,162

348

0,9684103 0,56019 2,530362 0,229 0,508 0,162

446,5

1,227802 2,416007 4,356734 0,229 0',508 0',162


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TERCERO: CONCLUSION

Se comprob las condiciones de equilibrio que tericamente se pudo aprender y que en la

prctica si no se toman datos exactos ni precisos no se pueden obtener resultados

exactos.

Despus de haber analizado diferentes datos reales en el laboratorio, podemos llegar a la

conclusin de que en todo cuerpo y en todo momento y a cada momento estn

interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar

determinados movimientos o, a mantenerse en estado de equilibrio, ya sea esttico o

dinmico.

Es todo en cuanto puedo informarle a usted en honor a la verdad.

ATENTAMENTE:

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ERIKA ESTEFANIA ALMENDRE ALBERTO

CODIGO: 124924

DNI: 76129930


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BIBLIOGRAFIA

GUERRA SOTELO, Manual de Laboratorio de Fsica para maestros.

http://www.mitecnologico.com/Main/CondicionesDeEquilibrio

http://www.monografias.com/trabajos71/equilibrio-fuerzas/equilibrio-

fuerzas.shtml

http://www.monografias.com/trabajos14/equilibriocuerp/equilibriocuerp.shtml

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