laboratorio 05. primera condición de equilibrio, Guías, Proyectos, Investigaciones de Física

¡Descarga laboratorio 05. primera condición de equilibrio y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Física solo en Docsity! Física de los Cuerpos Rígidos LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 1 UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Laboratorio Experimental N° 01. Medición y Cálculo de Errores en la Experimentación Autor(es): ALDANA CHAPOÑAN DIEGO ARROYO HERREA FERNANDA JIMÉNEZ CASTRO ANTHONY ADRIÁN ORTIZ COBEÑAS LUCERO PERALTA SÁNCHEZ DIEGO JOSÉ Docente: QUIROZ VIDARTE JOSÉ FERNANDO Curso: FÍSICA DE LOS CUERPOS RÍGIDOS Ciclo: 2023-II Chiclayo, 2023 Física de los Cuerpos Rígidos LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 2 GUÍA DE LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO I. OBJETIVOS: • Comprobar experimental, gráfica y analíticamente la Primera Condición de Equilibrio. • Medir y representar gráficamente fuerzas. II. CONCEPTO A AFIANZAR 1. Condición de equilibrio: Por definición, para que un cuerpo rígido esté en equilibrio es suficiente que su resultante sea nula, ya que el sistema de fuerzas aplicadas sobre el cuerpo equivale al vector nulo o a la ausencia de fuerzas aplicadas. Sin embargo, y debido a la dificultas en muchos casos para encontrar la resultante de un sistema de fuerzas aplicadas a un cuerpo rígido, es más sencillo usar dos condiciones que también aseguran el equilibrio. Ellas son: la suma vectorial de las fuerzas del sistema debe ser nula y la suma de los torques de todas las fuerzas respecto de cualquier punto también debe ser nula (Barkovich, 2011) 2. Equilibrio mecánico: Un cuerpo se encuentra en Equilibrio Mecánico, cuando se halla en estado de reposo o realizando un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU), con respecto a un observador fijo en tierra (Sistema de Referencia Inercial). Luego, si un cuerpo está en reposo, entonces se encuentra en Equilibrio Estático ysi se mueve con MRU estará en Equilibrio Cinético. III. MARCO TEÓRICO: Primera Condición de equilibrio: También llamado “Equilibrio de traslación” consiste en que un cuerpo se encuentre en equilibrio, la resultante de las fuerzas que actúan sobre el deben ser cero. Es decir: ∑ ?̅?𝑖 = ?̅?𝑅 = 0 … … . . (1) 𝑖 ∑ ?̅?𝑋 = 0 𝑦 ∑ ?̅?𝑌 = 0 … … … . (2) En conclusión si sobre un cuerpo actúan tres fuerzas, las que define su equilibrio de traslación, estas fuerzas deben ser coplanarias y sus líneas de acción deben ser concurrentes. Entonces sus diagramas de cuerpo libre DCL se aprecia en las ilustración 2. Ilustración 1: Fuerzas Externas sobre un cuerpo Ilustración 2: Diagrama de cuerpo libre Física de los Cuerpos Rígidos LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 5 V. PROCEDIMIENTO: Parte 1: Primera condición de equilibrio 1. Se empleará un par de dinamómetros, instale el sistema experimental mostrando la Figura 1. Para el caso I agregue tres masas en el punto de unión de las cuerdas. FIGURA 2: FUERZAS Y ÁNGULOS 2. Determine el valor de la masa m con la balanza, calcule el peso (F3) usando la formula F= mg, considerar g= 9.8 m/s2 y anota datos en la Tabla N°01. 3. Mida con el dinamómetro las tensiones de las cuerdas F1 Y F2 y anótelos en la Tabla N°01. 4. Usando el transportador mida los ángulos α,β, θ; anote los valores en la Tabla N° 01. 5. Para el caso II y caso III, varié los valores de la masa “m”. Para el caso II utilice dos masas y para el caso III use solo una masa. Repita los pasos 2 hasta 4. PROCEDIMIENTO DE LOS DATOS Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS Llene la tabla con los datos adquiridos en la práctica. FIGURA 1: SISTEMA EXPERIMENTAL F2 θ F1 β α F3 Física de los Cuerpos Rígidos LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 6 Tabla N° 1: Datos experimentales de la Primera condición de equilibrio Casos Masa (Kg) Fuerza (N) Ángulos (°) m F1 F2 F3 α β θ Caso I 50g 0.2N 0.55N 0.5N 135° 150° 75° Caso II 150g 0.7N 1.2N 1.5N 141° 148° 71° Caso III 200g 1N 1.5N 2N 142° 151° 67° Tabla N° 2: Resultados de la Primera condición de equilibrio VI. CUESTIONARIO: PARTE 1: Primera condición de equilibrio Para los casos I, II y III 1. Compruebe analíticamente la Primera condición de equilibrio usando el método de descomposición cartesiana y registre sus resultados en la Tabla Nº 2. CASO I 0.2Cos45°-0.55Cos60°= -0.134 0.2Sen45°+0.55Sen60°-0.5=0.118 CASO II 0.7Cos51°-1.2Cos58°=-0.195 0.7Sen51°+1.2Sen58°-1.5=0.062 Casos ∑ ⃗𝑭→ = ?⃗⃗⃗⃗?𝟏→ + ?⃗⃗⃗⃗?𝟐→ + ?⃗⃗⃗⃗?𝟑→=0 ∑ 𝑭𝑿 = 𝟎 ∑ 𝑭𝒀 = 𝟎 Caso I -0.134 0.118 Caso II -0.195 0.062 Caso III -0.112 0.099 ∑ 𝑭𝒚 = 𝟎 ∑ 𝑭𝒙 = 𝟎 ∑ 𝑭𝒙 = 𝟎 ∑ 𝑭𝒚 = 𝟎 Física de los Cuerpos Rígidos LABORATORIO N° 04: PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO 7 CASO III 1Cos52°-1.5Cos61°=-0.112 1.5Sen52°+1.5Sen61°-2=0.099 2. De los datos de la tabla 1 compruebe analíticamente el Teorema de Lamy (ecuación 3). 3. Comprobar gráficamente la Primera condición de equilibro en un papel milimetrado, usando el triángulo vectorial cerrado (Ilustración 3); considerando el módulo, dirección y sentido de las fuerzas. VII. CONCLUSIONES • La Estática es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio de fuerzas, sobre un cuerpo en reposo. • Cuando se estudio la primera ley de Newton, llegamos a la conclusión de que si sobre un cuerpo no actúa ninguna fuerza externa, este permanece en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme. Pero sobre un cuerpo pueden actuar varias fuerzas y seguir en reposo en un movimiento rectilíneo uniforme. • La balanza electrónica es un instrumento de pesaje. • El alumno podrá encontrar las fuerzas desconocidas aplicando la primera ∑ 𝑭𝒙 = 𝟎 ∑ 𝑭𝒚 = 𝟎