Fuerza

OBJETIVOS

* Verificar que cuando la fuerza resultante sobre un cuerpo no es nula, éste se mueve con un movimiento acelerado.

* Comprobar que la aceleración para una fuerza dada, depende de una propiedad del cuerpo llamada masa.

* Verificar que la aceleración de un cuerpo bajo la acción de una fuerza neta constante, es inversamente proporcional a su masa.

MATERIALES

*Computadora con Data Studio
* Interface Power Link
* Sensor de Movimiento rotacional
* Pesas con porta pesas
* Móvil PASCAR
* Bases soporte
* Polea
* Cuerda
* Regla

MARCO TEÓRICO

Muchas veces nos confundimos entra lo que es la estática y lo que es la dinámica por eso antes de empezar con el estudio del equilibrio de cuerpos es necesario diferenciar entredichas ramas de la mecánica. La estática estudia el equilibrio de cuerpos, es decir, aquellos cuerpos que se encuentran tanto en reposo como en movimiento con velocidad constante; mientras la dinámica estudia los cuerpos acelerados, aunque se puede establecer el equilibrio dinámico mediante la introducción de las fuerzas de inercia.
Cuando se empieza a analizar un cuerpo en reposo, normalmente seplantea la primera condición de equilibrio; pero la practica nos muestra que no se resuelve el estado en equilibrio analizando. Ahora surge la pregunta. y que hacer ante esta dificultad? en la estática existe otra condición para el equilibrio que permite salir de esta dificultad, es la llamada segunda condición para el equilibrio mecánico, lo cual establece:
Un cuerpo se encuentra en equilibriode rotación si y solo si el momento resultante sobre el con respecto a cualquier punto es nulo.
Es decir:
EQULIBRIO DE ROTACION = Momento resultante=0
Ahora el equilibrio de rotación se puede presentar en dos situaciones:
1.-Cuando el cuerpo no rota, es decir, no está en reposo (w=0)

2.-Cuando el cuerpo con velocidad angular (w=cte)

Esto implica que en ambos casos laaceleración angular es nula .La condición para el equilibrio de rotación se puede expresar mediante la siguiente relación:

PROCEDIMIENTO

1. Masa del móvil constante.

* Se ingreso al Data Studio y se reconoció el sensor de movimiento rotacional.
* Se coloco el móvil a una distancia de 1 m. de la polea con una masa suspendida de 0.08 Kg. y 0.1 Kg. respectivamente en la siguiente tabla.* Se soltó el móvil y al instante se presiona el botón inicio en el Data Studio y con la ayuda del programa se obtiene los resultados.

Tabla 1 Móvil con la masa de 30 gr.
Masa del móvil (Kg) | 0.353 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Prom. total |
Aceleración Promedio (m/s2) | 3.13 | 3.19 | 3.18 | 3.15 | 3.18 | 3.166 |
Fuerza promedio (N) | 0.7825 | 0.7975 | 0.795 | 0.7875 | 0.795 | 0.7904 |Análisis | Valor Teórico | Valor experimental | Error porcentual |
Fuerza (N) | 0.78 | 0.7904 | 1.333 |
Aceleración (m/s2) | 3.12 | 3.166 | 1.474 |

Tabla 2 Móvil con la masa de 50 gr.
Masa del móvil (Kg) | 0.353 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Prom. total |
Aceleración Promedio (m/s2) | 3.75 | 3.82 | 3.81 | 3.77 | 3.7 | 3.77 |
Fuerza promedio (N) | 0.9375 | 0.955 | 0.9525 | 0.9425 | 0.925 | 0.9425|

Análisis | Valor Teórico | Valor experimental | Error porcentual |
Fuerza (N) | 0.978 | 0.9425 | 3.63 |
Aceleración (m/s2) | 3.91 | 3.77 | 3.58 |

Grafica obtenida

2. Masa del móvil variable.

* Se conservo el montaje anterior, pero ahora se trabaja con una masa suspendida del hilo de 0.1 Kg.
* El valor de la masa del móvil debió variar añadiendo 0.1 Kg. y 0.5 Kg.Tabla 3 Móvil con la carga de 100 gr.
Masa del móvil (Kg) | 0.353 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | Prom. total |
Aceleración Promedio (m/s2) | 2.89 | 2.8 | 2.93 | 2.98 | 3.01 | 4.57 |
Fuerza promedio (N) | 1.012 | 0.98 | 1.025 | 1.043 | 1.054 | 0.023 |

Análisis | Valor Teórico | Valor experimental | Error porcentual |
Fuerza (N) | 0.978 | 1.0227 | 4.57 |
Aceleración (m/s2) | 2.79 | 2.922 |...