laboratorio 4

 Universidad de Santiago de Chile, Usach.
Ingeniería Civil Industrial y Civil Mecánica .
Laboratorio de Física.




Estudio de fuerzas-palancas














María Constanza Jerez - Gabriel Flores
Experimento n°4
Profesora: Loreto Troncoso Aguilera
Fecha: 26 mayo, 2014Resumen.
Los cuerpos están formados por millones de partículas sobre las cuales actúa la fuerza de gravedad.
Las máquinas son dispositivos que aumentan la fuerza o bien cambian su dirección. En este informe analizaremos ciertas máquinas como las palancas y las poleas. Armaremos sistemas y verificaremos su condición de equilibrio.

Introducción.
La estática es el área de la física queestudia el equilibrio en un sistema de fuerzas, presenta gran importancia en la determinación de la estabilidad de una construcción metálica, el diseño de un puente colgante o el cálculo de cualquier estructura de una obra civil.
En este laboratorio (numero 4) se estudiaran distintos sistemas formados con poleas, masas y barras, los que se realizaron en clases. Analizando fuerzas y momentos asociadosa estos.
Con los cálculos pertinentes se podrá comprobar si efectivamente los sistemas en equilibrio observados en el laboratorio están sustentados por las leyes de la estática.

Los objetivos para esta experiencia son los siguientes:

1. Verificar la condición de equilibrio en un sistema de más de dos fuerzas.
2. Verificar la condición estática de equilibrio de una barra a la cual se lehan aplicado distintas fuerzas.








ACTIVIDAD EXPERIMENTAL I: Verificar la condición de equilibrio en un sistema de poleas.











Imagen 1. Sistema de poleas y masas.
Datos preliminares.

Caso 1
Caso 2
Caso 3
m1 (kg)
0,013
0,021
0,013
m2 (kg)
0,024
0,024
0,024
m3 (kg)
0,0170,017
0,025
α
49°
47°
17,5°
Β
58°
39,5°
58°
Tabla 1. Mediciones de las masas para todos los casos y de los ángulos formados por m1 y m3.
Se tomaron las medidas de las masas y de los ángulos en cada caso. Para el cálculo de las fuerzas (pesos y tensiones) se debe tomar en cuenta los siguientes errores:
Δ masa = 0,01 gr.  1x10-5 kg = 0,00001
Δ ángulo = 0,25°
Paraefectos de cálculo se aproxima el error a la milésima, lo que excluye el error el de la masa, por lo tanto:
Δ masa = 0 gr.


Cálculo de Fuerzas.












Imagen 2. Diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan en el sistema.

Al realizar el cálculo de las fuerzas:
Peso = Tensión = Masa (mx) x aceleración de gravedad (g)
Se considera el valor de aceleración de gravedadcalculado en experiencia 3.
g = 9,869 ± 0,069 m/s2

Tabla 2. Magnitudes de las fuerzas que están interactuando en el sistema de poleas.


Por último se debe comprobar que el sistema se encuentre efectivamente en equilibrio mediante las leyes de la estática.

Esto quiere decir que en nuestro sistema de fuerzas (imagen.2) se debe cumplir que la sumatoria de las fuerzas en el eje X como en el ejeY sean iguales a cero.
Realizamos el cálculo, considerando fuerzas negativas las que van en dirección hacia abajo en el eje Y y las que van hacia la izquierda en el eje X.
Caso 1.
ƩFX = 0  T3x - T1x = 0  0,08 ± 0,001 – (0,08 ± 0,001) = 0
ƩFy = 0  T1y + T3y - T2 = 0  0,09 ± 0,001 + 0,14 ± 0,002 – (0,23 ± 0,001)= 0
Se comprueba que tanto la sumatoria de las fuerzas en X e Y son iguales a cero, por lo tanto para el caso 1 el sistema se encuentra en equilibrio.
El caso 2 y 3 también se confirma la condición de equilibrio, puesto que los sistemas se mantienen sin aceleración, debido a la neutralización de sus fuerzas (comprobado con el caso). Para ambos casos...