Fisica
Páginas: 5 (1049 palabras)
Publicado: 9 de junio de 2012
[pic] Universidad de Santiago de Chile, Facultad de Ciencia, Departamento de Física
Experiencia 4: Estudio de una viga en equilibrio estático.
Nelson Salcedo Fuentes
Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Eléctrica.
Camila Román García
Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Industrial
Objetivos:
En nuestra cuarta experiencia mediremos de manera simultáneala posición en el tiempo de una esfera, la cual se desliza sobre una viga, utilizando un sensor de fuerza y un sensor de movimiento. Una vez realizado esto, procederemos a ocupar el programa ‘Data Studio’ para elaborar con los datos arrojados por ambos sensores un gráfico de fuerza v/s posición. Posteriormente aplicaremos el ajuste correspondiente con el fin de obtener la relación fundamental,para luego así calcular la masa de la esfera y de la viga, respectivamente.
1. Introducción
Para el montaje de la viga en equilibrio que estudiaremos en este experimento es necesario cumplir con una serie de condiciones para tener al sistema en equilibrio:
• Las fuerzas totales aplicadas en el sistema deben sumar cero, es decir, deben anularse entre sí. Matemáticamente esto se definecomo:
[pic]
• Los torques totales que actúan en el sistema deben sumar cero, es decir, se deben anular en el sistema para que éste permanezca en equilibrio. Matemáticamente esto se define como:
[pic]
En este experimento es de suma importancia que mantengamos el equilibrio del sistema, ya que hacemos deslizar una bola de acero a una velocidad constante, y para conseguir esto, la constantede gravedad no debe acelerarla. Luego, como la constante actúa en sentido hacia abajo, se anula con el movimiento de la bola de acero. Esto se puede calcular matemáticamente mediante la siguiente fórmula:
[pic]
2. Diseño del experimento
En este experimento tendremos que simular una pista para una bola de acero, donde se utilizará una viga de acero rotulada cada 10 centímetros con unalongitud total de 100 centímetros, sobre la cual se deslizará una bola de acero de masa igual a 66,8 gramos desde el sensor de movimiento hacia el sensor de fuerza. Dicha viga estará sostenida en un extremo por la barra de apoyo y el sensor de movimiento, y en el otro extremo estará sostenida sólo por el sensor de fuerza. Luego de realizado esto procederemos a medir el ángulo de elevación de la pistacon un medidor de equilibrio, con el fin de obtener un ángulo igual a cero y, con esto, una pista totalmente paralela a la superficie de la mesa de trabajo. Es así como obtendremos el montaje de un ensayo típico para el estudio de una viga completamente en equilibrio. Una vez realizado esto, utilizaremos los datos arrojados por el sensor de movimiento y el sensor de fuerza en el programa ‘DataStudio’ para realizar un gráfico, justo con aplicarle el ajuste correspondiente, para así obtener la relación fundamental para el cálculo de las masas.
3. Desarrollo del experimento
Una vez montado el experimento antes mencionado, identificaremos, según los datos arrojados por los sensores de fuerza y movimiento al programa ‘Data Studio’, la tensión que se ejerce en la viga en el instante deaplicarle una fuerza a la bola de acero con el fin de que se deslice. Para aclarar lo que se explica, tendremos como deber el identificar todas las componentes que conforman el experimento:
Figura N°1: Componentes del sistema.
De esta manera podremos identificar dos fórmulas de suma importancia, las cuales fueron mencionadas anteriormente y que consisten en las sumatorias de lasfuerzas y los torques del sistema:
Figura N°2: Fórmulas correspondientes a las sumatorias de fuerzas y torques del sistema, respectivamente.
Ahora, para calcular la tensión sólo bastará con despejarla de la ecuación establecida en la sumatoria de fuerzas y sumatoria de torques, quedando establecida por:
Figura N°3: Ecuación para calcular la tensión en el sistema.
Es...
Experiencia 4: Estudio de una viga en equilibrio estático.
Nelson Salcedo Fuentes
Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Eléctrica.
Camila Román García
Ingeniería Civil, Departamento de Ingeniería Industrial
Objetivos:
En nuestra cuarta experiencia mediremos de manera simultáneala posición en el tiempo de una esfera, la cual se desliza sobre una viga, utilizando un sensor de fuerza y un sensor de movimiento. Una vez realizado esto, procederemos a ocupar el programa ‘Data Studio’ para elaborar con los datos arrojados por ambos sensores un gráfico de fuerza v/s posición. Posteriormente aplicaremos el ajuste correspondiente con el fin de obtener la relación fundamental,para luego así calcular la masa de la esfera y de la viga, respectivamente.
1. Introducción
Para el montaje de la viga en equilibrio que estudiaremos en este experimento es necesario cumplir con una serie de condiciones para tener al sistema en equilibrio:
• Las fuerzas totales aplicadas en el sistema deben sumar cero, es decir, deben anularse entre sí. Matemáticamente esto se definecomo:
[pic]
• Los torques totales que actúan en el sistema deben sumar cero, es decir, se deben anular en el sistema para que éste permanezca en equilibrio. Matemáticamente esto se define como:
[pic]
En este experimento es de suma importancia que mantengamos el equilibrio del sistema, ya que hacemos deslizar una bola de acero a una velocidad constante, y para conseguir esto, la constantede gravedad no debe acelerarla. Luego, como la constante actúa en sentido hacia abajo, se anula con el movimiento de la bola de acero. Esto se puede calcular matemáticamente mediante la siguiente fórmula:
[pic]
2. Diseño del experimento
En este experimento tendremos que simular una pista para una bola de acero, donde se utilizará una viga de acero rotulada cada 10 centímetros con unalongitud total de 100 centímetros, sobre la cual se deslizará una bola de acero de masa igual a 66,8 gramos desde el sensor de movimiento hacia el sensor de fuerza. Dicha viga estará sostenida en un extremo por la barra de apoyo y el sensor de movimiento, y en el otro extremo estará sostenida sólo por el sensor de fuerza. Luego de realizado esto procederemos a medir el ángulo de elevación de la pistacon un medidor de equilibrio, con el fin de obtener un ángulo igual a cero y, con esto, una pista totalmente paralela a la superficie de la mesa de trabajo. Es así como obtendremos el montaje de un ensayo típico para el estudio de una viga completamente en equilibrio. Una vez realizado esto, utilizaremos los datos arrojados por el sensor de movimiento y el sensor de fuerza en el programa ‘DataStudio’ para realizar un gráfico, justo con aplicarle el ajuste correspondiente, para así obtener la relación fundamental para el cálculo de las masas.
3. Desarrollo del experimento
Una vez montado el experimento antes mencionado, identificaremos, según los datos arrojados por los sensores de fuerza y movimiento al programa ‘Data Studio’, la tensión que se ejerce en la viga en el instante deaplicarle una fuerza a la bola de acero con el fin de que se deslice. Para aclarar lo que se explica, tendremos como deber el identificar todas las componentes que conforman el experimento:
Figura N°1: Componentes del sistema.
De esta manera podremos identificar dos fórmulas de suma importancia, las cuales fueron mencionadas anteriormente y que consisten en las sumatorias de lasfuerzas y los torques del sistema:
Figura N°2: Fórmulas correspondientes a las sumatorias de fuerzas y torques del sistema, respectivamente.
Ahora, para calcular la tensión sólo bastará con despejarla de la ecuación establecida en la sumatoria de fuerzas y sumatoria de torques, quedando establecida por:
Figura N°3: Ecuación para calcular la tensión en el sistema.
Es...
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