PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 01 ESTÁTICA. PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO.

PRÁCTICA DE LABORATORIO Nº 01

ESTÁTICA. PRIMERA CONDICIÓN DE EQUILIBRIO.

1. OBJETIVOS

1. Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio, para fuerzas coplanares y concurrentes.
2. Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los procedimientos teóricos dados en clase y establecer las diferencias de forma porcentual.
3. Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que interviene en el experimento.

1. MATERIALES

• Computadora personal con programa PASCO CapstoneTM instalado
• Interface 850 universal Interface
• Sensor de fuerza (2)
• Pesa de 0,5 N (5)
• Varillas (5)
• Bases soporte (2)
• Nuez doble (4)
• Cuerda
• Transportador
• Regla
• Calculadora.(alumno)

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

1. 3.1 Fuerzas.

El concepto de fuerza se relaciona frecuentemente con esfuerzo muscular, empuje, tracción, etc. Para mover una mesa debemos empujarla haciendo un esfuerzo muscular, aplicado a un punto de la mesa. Además la mesa la empujamos en determinado sentido. Recordemos que las magnitudes que se definen con módulo, dirección y sentido se llaman vectoriales y las magnitudes que se definen con su número y su unidad se llaman escalares. Otras fuerzas que podemos mencionar son: tensión, fuerza de rozamiento, peso y normal. Las fuerzas que son ejercidas mediante cuerda se les denomina tensiones. A la fuerza que ejerce la Tierra sobre los objetos sobre su superficie (por la atracción gravitacional) se le denomina peso y está verticalmente dirigida hacia abajo y tiene un módulo W = m g, siendo m la masa de cuerpo y g el módulo de la aceleración de la gravedad.

3.1.1. Medición de la fuerza.

¿Qué haría usted si le solicitaran su colaboración para mover un equipo pesado de un nivel de instalación industrial a otro?

Seguramente iniciaría su investigación preguntándose: ¿Cuán pesado es? Además observará el lugar donde se encuentra el equipo y donde debe quedar instalado. Luego propondrá algunas soluciones de cómo y con que hacerlo.

Aquí estudiaremos un sistema a escala diseñados se tendrá una masa suspendida sostenida por dos cuerdas formando un ángulo, estas cuerdas son conectadas a un sensor de fuerza. Para esto debemos tener claro el concepto de fuerza, unidades y representación gráfica de un vector. Para lograr el equilibrio de fuerzas de traslación se debe cumplir la primera condición de equilibrio, como veremos más adelante.

1. Diagrama de Cuerpo Libre D.C.L.

Hacer un D.C.L. de un cuerpo es representar gráficamente las fuerzas que actúan sobre él. Procedemos de la siguiente manera:

1. Se aísla el cuerpo de todo sistema.

1. Se  representa al peso del cuerpo mediante un vector dirigido siempre hacia el centro de la Tierra (w).

1. Si existiese superficies en contacto, se representa la reacción mediante un vector perpendicular a dichas superficies y empujando siempre al cuerpo (N o R).

1. Si hubiesen cables o cuerdas, se representa la tensión mediante un vector que está siempre jalando al cuerpo, previo corte imaginario (T).
2. Si existiesen barras comprimidas, se representa a la compresión mediante un vector que está siempre empujando al cuerpo, previo corte imaginario (C).

1. Si hubiese rozamiento se representa a la fuerza de roce mediante un vector tangente a las superficies en contacto y oponiéndose al movimiento o posible movimiento.

1. 3.2  Leyes de Newton.

Primera Ley de Newton. Principio de inercia

Newton en su primera ley explica que un cuerpo en equilibrio seguirá en equilibrio hasta que alguna fuerza intervenga.

“Si un cuerpo está en reposo, permanecerá en reposo; si está en movimiento seguirá trasladándose en línea recta y a velocidad constante, salvo si interviene alguna fuerza externa”

Tercera Ley de Newton. Principio de acción y reacción.

Newton dijo:

“A toda acción se le opone una reacción de igual magnitud pero en sentido contrario”

1. Primera condición de equilibrio.

Diremos que un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslación cuando la resultante de las fuerzas que lo afectan es cero.

[pic 1]                                             (1)

1. Teorema de Lamy

[pic 7]                                        (2)

1. PROCEDIMIENTO

1.  4.1 Verificación del sensor de fuerza (dinamómetro).

Ensamblar todas las piezas como se ve en la figura 1.

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Figura 1. Primer montaje para la verificación del dinamómetro.

Ingrese al programa PASCO CapstoneTM , al ingresar al sistema lo recibirá la ventana de bienvenida siguiente

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Figura 2. Ventana de bienvenida de PASCO CapstoneTM.

Haga clic sobre el ícono CREAR EXPERIMENTO y seguidamente reconocerá los sensores de fuerza previamente insertados a la interface 850 Universal Interface. 

Haga clic en el icono CONFIGURACION y seleccione cambiar signo  a una frecuencia de 50 Hz. Luego presione el icono del SENSOR DE FUERZA 1  luego seleccione numérico y cambie a 2 cifras después de la coma decimal. Seguidamente arrastre el icono MEDIDOR DIGITAL sobre cada uno de los dinamómetros. Usted vera aparecer una ventana como la siguiente

[pic 10]

Figura 3. Ventana de señal digital.

Al hacerle doble clic sobre el icono del sensor de fuerza y seleccionar el icono NUMÉRICO usted podrá agregar la cantidad de cifras después del punto decimal. Trabaje con 2 cifras. Según información proporcionada por el fabricante la mínima lectura que proporciona el equipo es de 0.03 N y la máxima 50 N. Una vez colocado de esta manera y sin ninguna fuerza adicional apriete el botón Zero colocado sobre el mismo sensor.

Ahora determine el peso de una pesa, luego de dos, tres y cuatro pesas respectivamente. Anotando la lectura del dinamómetro en la tabla 1.

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