Calculo de la fuerza resultante para fuerzas concurrentes en el centro de la mesa

Calculo de la fuerza resultante para fuerzas concurrentes en el centro de la mesa

Escriba aquí Título del informe en inglés

Karoll Cardenas1, Gabriela Perez 2

1Grupo 3, Ingenieria cicil,, Universidad de la Salle

2Grupo 1, Ingeniería Industrial,  Universidad de la Salle.

Fecha práctica 08/04/2014; Fecha entrega de informe 22/04/2014

[pic 1]

Resumen

El objetivo general de esta práctica es calcular fuerzas reusltantes,debido a 3 fuerzas  consideradas experimentales que concurren en el centro, para compararcon la cuartafuerza.. Se supone que lafuerza de tencion, puede ser calculada mediante la fuerza de peso, inferida de los resultados de las fuerzas impuestas por cada una de las masas en el montaje de laboratorio  Se ha encontrado que se verifica la teoría con un error del 4,49 parte%.

Palabras claves: Fuerza, tención.

Abstract

The overall objective of this practice is to calculate reusltantes forces, forces due to 3 experimental considered that concurrent-rren in the center, to the cuartafuerza compararcon .. supposed to Lafuerza of tencion can be calculated by the force of weight inferred from results of the forces imposed by each of the masses in the laboratory set-Contrado has been in the theory is verified with an error of 4.49% part.

Keywords: Force containment.

© 2013 Revista Colombiana de Física. Todos los derechos reservados.

[pic 2]

1. Introducción

Según la guía e instrucciones del maestro, este laboratorio se realizo con diferentes grupos de trabajo, a los cuales se les asignaba un instrumento llamado mesa de fuerza destinado al estudio de la composición de dos o más fuerzas concurrentes y por consiguiente, también al estudio de las condiciones de equilibrio del cuerpo al cual están aplicadas las fuerzas concurrentes. El cuerpo consistió en un anillo al cual se amarraron tres cuerdas. Se colocaron diferentes pesos en cada una de las cuerdas y se acomodaron a diferentes angulos de manera que se determina el equilibrio de los cuerpos respecto a los ángulos en el que se encontrara cada una de las masas dejando el anillo quedara centrado, este procedimiento se realizaba de la misma manera 7 veces pero cada una de ellas con diferente masa y angulo, seguidamente se tabularon los 7 datos en donde se obtenían de cada uno tres angulos y tres masas y proceder a hallar la fuerza exponencial, FR y el error.

Para poderse llevar acabao esta practica debemos principalmente saber ¿que es la fuerza? La fuerza se basa en la observación de sus efectos, es decir, a partir de una descripción de lo que hace. Una fuerza puede poner en movimiento un objeto estacionario. También puede acelerar o frenar un objeto en movimiento, o cambiar la dirección en que se mueve.¿La fuerza puede producir una aceleración? la fuerza puede producir una aceleración, siendo esta una cantidad vectorial, la fuerza deberá ser entonces una cantidad vectorial, con magnitud, dirección y sentido, Ahora bien ¿Qué sucedería si varias fuerzas actúan actúan simultáneamente sobre el mismo cuerpo? En caso de que esto pasara su efecto es el mismo que le de una fuerza única igual a la suma vectorial de las fuerzas individuales: la fuerza neta. Entoces ¿Cuándo la fuerza neta es cero? La fuerza neta es cero cuando fuerzas de igual magnitud actúan en direcciones opuestas, y se dice entonces queestas fuerzas están equilibradas. Una fuerza neta distinta de cero es una fuerza no equilibrada, en este caso, la situación podría analizarse como si estuviese actuando solo una fuerza igual a la fuerza neta, en cuyo caso se produce una aceleración. ¿Una fuerza puede llegar a descomponerse? Si, una fuerza se puede descomponer en suma de dos, tres o más fuerzas.

En lo que queda del informe se plantea el marco teorico, es decir los conceptos, ecuaciones y leyes que sustentan esta practica y que son necesarias para entenderla, en la sección 3 se presentan los datos, en la sección 4 se presenta el analisis de los resultados y finalmente en la sección 5 se sustentan las conclusiones.

1. Marco teórico

Fuerzas de Newton

La Primera ley de Newton nos dice que para que un cuerpo altere su movimiento es necesario que exista algo que provoque dicho cambio. Ese algo es lo que conocemos como fuerzas. Estas son el resultado de la acción de unos cuerpos sobre otros.

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

[pic 3]

(1)

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:

[pic 4]

(2)

Fuerzas concurrentes

Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en común para todas las rectas de acción de las fuerzas componentes. La resultante es el elemento más simple al cual puede reducirse un sistema de fuerzas. Como simplificación diremos que es una fuerza que reemplaza a un sistema de fuerzas. Se trata de un problema de equivalencia por composición, ya que los dos sistemas (las fuerzas componentes por un lado, y la fuerza resultante, por el otro) producen el mismo efecto sobre un cuerpo

El sistema

- Las fuerzas componentes son f1, f2 y f3.

- El punto en común por el que pasan las rectas de acción de las fuerzas componentes es A, cuyas coordenadas son (XA, YA).

- Para definir la resultante R deberemos obtener su módulo, dirección y sentido (argumento) y las coordenadas de un punto cualquiera de su recta de acción...

...como veremos a continuación, su módulo se obtiene midiendo con una regla en el gráfico y multiplicando por escala de fuerzas.

...y su argumento se obtiene midiendo con transportador el ángulo que va desde el eje X hasta la fuerza, barriendo en el sentido de giro adoptado (horario o antihorario).

...y las coordenadas de un punto cualquiera de su recta de acción ya las conocemos, porque tratándose de un sistema de fuerzas concurrentes, la recta de acción de la resultante R también pasará por ese punto A.

[pic 5]

Resolución gráfica

Ahora vamos a hallar la resultante en forma gráfica. Para ello, considerando los datos dados, definiremos una escala de fuerzas Luego iremos armando el polígono de fuerzas, dibujando una a una las fuerzas, una a continuación de la otra, respetando la longitud y el ángulo de cada una de ellas.

1. Utilizaremos regla para dibujar las fuerzas y transportador para trazar los ángulos... Considerando los datos, dibujamos la f1.

[pic 6]

2. A continuación de f1, dibujamos la f2

[pic 7]

1. A continuación de f2, dibujamos la f3

[pic 8]

4. Ahora dibujamos la fuerza resultante, que surge de unir el comienzo de la f1 con el extremo de la f3. La "flecha" de la resultante va hacia la "flecha" de f3, la última fuerza. ¿Y esto por qué? Porque estamos hallando una fuerza (la resultante) que es equivalente a las tres fuerzas componentes de nuestro sistema (f1, f2, f3).

[pic 9]

5. Midiendo con la regla la longitud de la resultante obtenemos su módulo. Midiendo con transportador el ángulo αR obtenemos su argumento.

[pic 10]

6. Y para finalizar, transportamos en forma paralela la recta de acción de la resultante -usando la regla y la escuadra- haciéndola pasar por el punto de aplicación A. Ya hemos resuelto el problema en forma gráfica.

[pic 11]

Cuando la fuerza resultante es cero entonces se dice que la partícula (punto material) sobre la cual actúa esta fuerza, se encuentra en equilibrio. O en función de las fuerzas rectangulares:

[pic 12]

(3)

O en función de las fuerzas rectangulares:

[pic 13]

(4)

[pic 14]

(5)

Una fuerza se puede descomponer en suma de dos, tres o más fuerzas. Sí la fuerza F en el espacio la descomponemos en tres fuerzas perpendiculares entre sí, a éstas las llamaremos componentes ortogonales de F. Empleando un sistema rectangular de coordenadas F vendrá dado por:

[pic 15]

(6)

Consideremos los vectores unitarios i, j, k, de módulo unidad, en dirección e los ejes coordenados y de sentido positivo. Las componentes se escribirán:

...