Furzas concurrentes

FUERZAS CONCURRENTES
AUTORES:
Juan Camilo Mage Plaza Cód.: 0939842
Deivi Arciniegas García Cód.: 1039196
David Castrillón Cód.: 0825021
RESUMEN
Para estudiar el comportamiento de cada una de las fuerzas que intervienen en un sistema, se tomaron dos masas mA y mB, las cuales fueron suspendidas sobre una cuerda sujeta auna mesa de fuerzas a través de un anillo ubicado en su centro. Obteniendo experimentalmente los valores de las fuerzas y ángulos equilibrantes para fuerzas perpendiculares (FE=2,812 N, θE= 59,8°), fuerzas no perpendiculares (FE=3,406 N, θE= 28,6°), fuerzas aproximadamente colineales (FE=3,880 N, θE= 185,5°), fuerzas aproximadamente anti paralelas (FE=1,006 N, θE= 23,6° ), con una incertidumbre de±0,002 N para fuerzas y ±0,65º para ángulos, encontrando que cuando existen dos fuerzas aproximadamente colineales se da una mayor fuerza resultante y cuando estas son anti paralelas, la fuerza resultante es menor.


INTRODUCCIÓN
El concepto de fuerza fue descrito originalmente por Arquímedes, quien creía que el “estado natural” de los objetos materiales era el reposo y que los cuerpostendían, por sí mismos, hacia ese estado si no se actuaba sobre ellos en modo alguno [1], pero fue Isaac Newton quien estableció tres leyes donde describía la relación entre el movimiento de un cuerpo y las fuerzas que actúan sobre él, determinando que el cambio de la velocidad de un objeto es causado por fuerzas. En consecuencia si un objeto se mueve con velocidad constante, no es necesaria ningunafuerza para mantener el movimiento. Puesto que sólo una fuerza puede producir un cambio en la velocidad, consideramos la fuerza como aquello que ocasiona que un cuerpo se acelere [2], además es una cantidad vectorial con magnitud y dirección.
Si consideramos una situación en la que actúan fuerzas simultáneamente sobre un objeto (fuerzas concurrentes), éste se acelerará sólo si la fuerza neta oresultante sobre él es diferente de cero, de lo contrario permanecerá en reposo o moviéndose con velocidad constante (en estos casos se dice que el objeto está en equilibrio). Si las fuerzas son concurrentes, su resultante es el vector suma (R=F1+ F2 +…= ∑Fi), donde la magnitud de R es √(〖(R_X)〗^2+ 〖〖(R〗_Y)〗^2 ) y su dirección está dada por el ángulo mediante la relación Tanθ = Ry /Rx.[3]

En estapráctica estudiaremos el comportamiento de las Fuerzas Concurrentes, se hallará experimentalmente y analíticamente la fuerza resultante entre ellas.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Con el fin de estudiar el comportamiento de cada una de las fuerzas que intervienen en un sistema (fuerzas perpendiculares, no perpendiculares, aproximadamente colineales y antiparalelas), determinar las direcciones ymagnitudes de las fuerzas, y fuerza resultante entre éstas, con su incertidumbre, procedimos a pesar unas masas mA y mB, las cuales estarán suspendidas sobre una cuerda sujeta a una mesa de fuerzas a través de un anillo ubicado en su centro.
Determinamos la fuerza equilibrante FE, calculando experimentalmente el ángulo θE. Luego, poniendo la polea en un ángulo θE, se adicionaron masas alporta-pesas hasta lograr el equilibrio entre las fuerzas, encontrando así mE (masa de equilibrio); entonces FE será igual a mE*g.
Realizamos este procedimiento para fuerzas perpendiculares (θAB=90°), no perpendiculares (θAB=150°), colineales (θAB=10°) y antiparalelas (θAB=170°).

IMAGEN 1. Mesa de fuerzas utilizada para el experimento.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
Con el fin de minimizar los erroressistemáticos, al hallar un equilibrio para una fuerza dada (FE, θE), determinamos los valores extremos, tanto en los ángulos como en las magnitudes de las fuerzas y con estos datos, calculamos las incertidumbres ∆F y ∆ θ:
∆F= (F_max-f_min)/2=(2,813-2,909)/2
∆F=±0,002 N

∆θ= (θ_max-θ_min)/2=(60,3-59,0)/2
∆θ=± 0,65
Ahora, determinaremos la fuerza y el ángulo de equilibrio, en un sistema de...