FISICA 1 USACH LAB5


Resumen:

En la siguiente experiencia se realizará un montaje que consiste en la condición de equilibrio estático en un sistema compuesto de un sensor de fuerza, un riel (masa ‘’m’’), un pivote y una masa con magnitud ‘’M’’ y se analizará el cómo varía la fuerza en el sistema a medida que la distancia (que en esta ocasión se denotará por X) aumente o disminuya. Luego de tabular yordenar los datos obtenidos, se procederá a elaborar un gráfico con la relación funcional entre las variables, de tal modo que se podrá despejar el peso de la masa M, la aceleración de gravedad (específicamente en Santiago) y el peso de la barra haciendo uso sólo de los datos de la pendiente y el coeficiente de posición que entregará la función.



Fecha de experiencia: 5 de Agosto de 2013Fecha de entrega: 12 de Agosto de 2013
Nombre del profesor: Daniela Briceño


1. Introducción


En el estudio de fuerzas y torques (o momentos) se pueden estudiar los cuerpos que interactúan entre sí de manera que se les pueda considerar como partículas; realizar un estudio con este enfoque supone una menor complejidad y el desprecio de ciertos datos que pueden obstaculizar la comprensiónbásica del experimento, tal como la estructura interna de los cuerpos. Es de esta forma que se puede simplificar el estudio de los sistemas en equilibrio, como así también sus datos.
Se podrá afirmar que un sistema está en equilibrio estático si la sumatoria de las componentes de sus fuerzas y torques (tanto en el eje y como en el eje x) son iguales a cero.
Durante esta experiencia se hará uso delas fórmulas de torque, tensión y sumatoria de fuerzas (en su respectivo eje), además tendremos como referencia la aceleración de gravedad. Tales datos son los siguientes:

T = mg.
Γy = rF(sen α).
Γx = rF(cos α).
∑Fi = F1 + F2 + F3 + F4 +…+ Fn (para esta fórmula se debe analizar por separado las fuerzas del eje x e y, asociando seno o coseno a la fuerza según sea el caso).

Donde:

r =Distancia (al eje).
g = Aceleración de gravedad terrestre (9,8 m/s²).
m = Masa.
T = Tensión.
Γ = Torque.
F = Fuerza

2. Objetivos

Determinar las reacciones que se presentan cuando se aplican cargas puntuales verticales a una viga horizontal rotulada en uno de sus extremos.
Determinar la relación funcional del gráfico fuerza versus posición identificando constantes.
Conocer el porcentajede error surgido de los datos teóricos con respecto a los datos experimentales.
Obtener experimentalmente la aceleración de gravedad, específicamente en Santiago.


3. Materiales
Sensor de fuerza
Marca: economy forcé sensor
Tipo: CI-6746
Barra
Masa:159,41
Objeto de masa
Masa:179,61
balanza
Marca: FWE (precisión electronic weighing)
Tipo:FH-600
Error: 0,01g
Soportesuniversales
nivel de burbuja
Huincha de medir
Marca: yihengpai
En la siguiente imagen se muestra como debiera ser el montaje del sistema ya armado:



4. Aspectos experimentales
En este sistema se coloca un riel atado por un extremo con un hilo y este se coloca en un sensor de fuerza para medir la fuerza que se va generando y por el otro extremo del riel se coloca sobre un soporte, todo esto detal manera que el sistema se encuentre en equilibrio y el riel genere un Angulo recto con el hilo, luego se procede a colocar una masa sobre el riel a distintas distancias haciendo que la fuerza varíe según la posición. Los valores obtenidos son los siguientes:
X(m)
0.118
0.21
0.295
0.385
0.473
0.56
0.65
0.74
0.829
0.918
F(N)
0.85
1.01
1.16
1.31
1.46
1.59
1.74
1.89
2.04
2.2Con Masa objeto=0.1796kg, Largo barra=0.99m y masa riel=0.1504kg

De esto se obtiene un grafico de fuerza en función de la posición:





De esto se obtiene la ecuación y=1.6687x+0.6609, según la ecuación que se obtiene de la sumatoria de torques que es: , con L=largo barra, M=masa del objeto, m=masa del riel y g=aceleración de gravedad, con lo cual se...