Laboratorio 4

DEPARTAMENTO DE FISICA

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE

Laboratorio de Física.

Experiencia IV

Resumen

En la experiencia número cuatro de laboratorio de física se verificará la condición de equilibrio de un sistema que presenta más de dos fuerzas actuando en él.

Se realizarán tres actividades de distintos tipos de sistemas (poleas), en los cuales ejercerán fuerzas de distinta magnitud, dirección y sentido, para posteriormente analizar el sistema y verificará el equilibrio del sistema mediante el equilibrio de las fuerzas y el equilibrio de los torques.

Introducción

La mecánica es la parte de la física que estudia fundamentalmente el equilibrio y el movimiento de los cuerpos, esto implica o que el sistema esté en reposo o que su centro de masas se mueva con velocidad constante.

En esta experiencia se verificaran las condiciones de equilibrio estático de un sistema. Estas condiciones son:

• Equilibrio de las fuerzas: esta condición establece que la sumatoria de las fuerzas que actúan en un cuerpo debe ser igual a cero (“la fuerza neta que actúa sobre un objeto debe anularse”), es decir:

• Equilibrio de los torques (equilibrio de rotación): esta condición establece que la sumatoria de los torques respecto a un punto debe ser igual a cero, es decir:

∑▒〖τ=0〗

Procedimiento experimental

Esta experiencia de laboratorio se dividió en tres etapas. Estas son:

Actividad experimental 1: en esta actividad se busca verificar la condición de equilibrio de un sistema de más de dos fuerzas. Para aquello se necesitaron los siguientes materiales:

Dos poleas fijas.

Set de masas.

Hilo.

Transportador.

Pizarra.

Una vez recopilado todos los materiales se procede al montaje del experimento de la siguente manera:

- En la pizarra magnética se fijan dos poleas de manera aleatoria. Luego se utiliza el hilo, el cual se pasa por las dos poleas, poniendo masas en cada extremo y una entre las dos poleas.

Una vez montado el experimento se procede a lo siguiente: debido a que se busca que el sistema esté en equilibrio, se comienza a mover las poleas hasta encontrar los ángulos que dejen el sistema en equilibrio, es decir sin movimiento. Una vez encontrados los ángulos se miden con el transportador, también se pesan las masas utilizadas (tres) y se registran los datos obtenidos.

El montaje es el siguiente:

Actividad experimental 2: en esta actividad se busca verificar la condición estático de equilibrio de una barra (palanca). Para aquello se necesitaron los siguientes materiales:

Eje de rotación.

Set de masas.

Barra perforada.

Pizarra magnética

Una vez recopilados todos los materiales se procede al montaje del experimento de la siguiente manera:

- El eje de rotación se conecta en el centro de masa de la barra, luego se adhiere a la pizarra magnética de modo que la barra permanezca en posición horizontal.

Una vez montado el experimento se procede a lo siguiente: debido a que el sistema debe quedar en equilibrio estático horizontal, se cuelgan masas en ambos lados del eje de rotación, logrando así un equilibrio de torques. Luego se registran los datos en donde se alcanzó dicho equilibrio, además se pesan las masas y la barra.

El montaje es el siguiente:

Actividad experimental 3: al igual que en la actividad experimental 2, acá se busca verificar la condición estático de un sistema. Para aquello se necesitaron los siguientes materiales:

Eje de rotación.

Polea.

Barra.

Set de masas.

Hilo.

Pizarra magnética.

Una vez recopilado todos los materiales, se procede al montaje del experimento de la siguiente manera:

- El eje de rotación se conecta en el extremo izquierdo de la barra y luego se adhiere a la pizarra magnética. Se une un hilo a la barra, para luego enlazarlo a la polea (adherido también a la pizarra magnética). Después en este hilo se engancha una masa.

Debido a que el sistema tiene que estar en equilibrio estático horizontal, las masas se irán agregando al extremo derecho de la barra. Una vez logrado el equilibrio se registran los datos y además se pesan las masas y la barra.

El montaje es el siguiente:

Datos

Actividad experimental 1: de acuerdo esquema, los datos registrados son los siguientes:

Masa1 (m1) 10,037 (g) = 0,010307 (kg)

Masa2 (m2) 10,030 (g) = 0,010030 (kg)

Masa3 (m3) 9,983 (g) = 0,009983 (kg)

α 30°

β 30°

Actividad experimental 2: de acuerdo al esquema, los datos registrados son los siguientes:

r (distancia desde A hasta el eje de rotación) 17,1 (cm) = 0,171 (m)

R (distancia desde B hasta el eje de rotación) 17,02 (cm) = 0,1702 (m)

F1 (m1 x g) 10,037 x 9,816 = 98,523

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