Escuela de física Laboratorio de Física I

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Sede Barbosa

Escuela de física

Laboratorio de Física I                                        Profesor: Carlos Perucho

L1. COMPOSICIÓN Y DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS

OBJETIVOS:

- Analizar la composición de dos fuerzas F1 y F2 no paralelas, que actúan sobre un punto para formar una fuerza F.

- Resolución de una fuerza F que actúa en un punto entre dos fuerzas no paralelas F1 y F2.

- Determinación del valor absoluto de las componentes de las fuerzas como una función de sus direcciones.

PRINCIPIO:

La naturaleza de la fuerza es una cantidad vectorial puede ser fácilmente y claramente verificada experimentalmente en un tablero magnético. El punto de aplicación de todas las fuerzas esta posicionado en un punto medio de la escala angular en el tablero magnético, y todas las fuerzas individuales y ángulos entre las fuerzas pueden ser medidos.

[pic 1]

Fig1. Composición y descomposición de fuerzas.

En este experimento una fuerza vertical F es compensada por las fuerzas  F1 y F2 de dos dinamómetros los cuales están ubicados en ángulos α1 y α2 con la vertical, respectivamente.

El valor absoluto de las componentes de las fuerzas son determinadas como una función de α1 y α2.

Para ilustrar la composición vectorial:

F1 + F2 = F                                           (1)

Y la descomposición:

F = F1 + F2                                                      (2)

Las fundamentales fuerzas del paralelogramo pueden ser gráficamente desarrolladas. En adición, el experimento también confirma la relación:

F = F1*Cos α1 + F2*Cos α2                                    (3)

Para la componente vectorial vertical y la relación:

0= F1*Sen α1 + F2* Senα1                                   (4)

Para la componente horizontal.

TEMAS DE CONSULTA:

• Regla del paralelogramo para la suma de vectores.
• Regla del polígono para la suma de vectores.
• Método analítico para la suma de vectores.

EQUIPO:

• Tablero magnético, Dos dinamómetros circulares de 5N, Base magnética con gancho, Resorte helicoidal, 5N; 0.25N/cm, Cinta métrica 2m, Set de 12 pesas de 50 gramos c/u.  Adicionalmente se recomienda: El estudiante debe traer hilo resistente.

PROCEDIMIENTO:

[pic 2][pic 3]

   Fig2. Montaje del tablero magnético.     Fig3.  Determinación de las fuerzas F1 y F2.

1. Monte el tablero magnético con todos sus elementos según la figura 2.

1. Composición de fuerzas:

1. Coloque la base magnética con gancho en el punto medio de la escala angular y en una posición vertical elevada, luego cuelgue el resorte helicoidal en el gancho.
2.  Monte dos dinamómetros circulares y ubique sus ganchos en el ojete del resorte helicoidal.
3. Moviendo y sincronizando los dinamómetros circulares, extienda el resorte hacia abajo hasta que el ojete este en el punto medio de la escala. Asegúrese que las cuerdas de los dinamómetros se extiendan tangencialmente. Ver figura 3.
4. Lea y registre las fuerzas F1 y F2 de los dinamómetros  y los ángulos α1 y α2 de las cuerdas medidas desde la vertical.
5. Remueva uno de los dinamómetros circulares y utilice el otro para estirar el resorte hacia abajo hasta el punto medio de la escala angular una vez más. Ver figura 4.  
6. Lea y registre la fuerza FR del dinamómetro.

Las fuerzas F1 y F2 producen juntas la fuerza resultante FR.

1. Repita el experimento con diferentes ángulos α1 y α2 y fuerzas F1 y F2.

1. Descomposición de fuerzas:

1. Monte un dinamómetro circular en el tablero magnético, cuelgue una cuerda en el gancho del dinamómetro y suspenda cinco pesas desde la cuerda. ver figura 5.
2. Registre la fuerza FG, la cual corresponde a la fuerza gravitacional de las cinco pesas medidas por el dinamómetro.
3. Suspenda el gancho del segundo dinamómetro circular a la parte alta de la cuerda.
4. Mueva los dos dinamómetros de manera que el punto alto de la cuerda este en el punto medio de la escala angular. Asegúrese que las cuerdas de los dinamómetros se desplazan tangencialmente.  
5. Lea y registre las fuerzas F1 y F2 de los dinamómetros circulares y los ángulos α1 y α2de las cuerdas desde la vertical. Ver figura 6.  La fuerza gravitacional puede ser resuelta haciendo uso de las fuerzas F1 y F2.
6. Repita el experimento con diferentes ángulos α1 y α2 y las fuerzas F1 y F2.

[pic 4][pic 5]

         Fig4. Determinación de la fuerza                       Fig5. Determinación de la fuerza

                       Resultante FR                                                      de Gravedad FG.

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