Laboratorio equilibrio estático y descomposición vectorial

LABORATORIO
EQUILIBRIO ESTÁTICO Y DESCOMPOSICIÓN VECTORIAL




PROFESO: WILSON PALOMINO PLAZAS
MATERIA: FISICA I



INTEGRANTES:
JOSEPH NICOLAS SILVA ORDOÑEZ
SEBASTIAN BUITRAGO HERNANDEZ
ARLEY BLANCO





INGENIERÍA MECÁNICA
UNIVERSIDAD CENTRAL
BOGOTA D.C.
2013

EQUILIBRIO ESTÁTICO Y DESCOMPOSICIÓN VECTORIAL
OBJETIVOS
Realizar experimentalmente la suma de variosvectores.
Comparar diferentes métodos para sumar vectores.
Comprobar el carácter vectorial de las fuerzas.
Aplicar la segunda ley de Newton al estudio de un cuerpo que se encuentra en equilibrio estático.
MARCO TEORICO
Segunda ley de Newton:
La segunda ley de Newton es una relación entre la sumatoria de fuerzas aplicada sobre un cuerpo y su aceleración. Establece que la aceleraciónexperimentada por el cuerpo es directamente proporcional a la fuerza neta aplicada sobre él, e inversamente proporcional a su masa:
(38)
=
De esta ecuación resulta claro que si la aceleración del cuerpo es cero, en particular si el cuerpo se encuentra en reposo, la sumatoria de fuerzas sobre él debe ser cero. Es decir que para un cuerpo en equilibrio estático se debe cumplir que:
(39)
= 0
Debido aque las fuerzas son cantidades vectoriales, su sumatoria obedece a las leyes de algebra vectorial.
Suma de vectores:
Los vectores pueden sumarse por diferentes métodos. Dos de ellos son:
El método analítico: consiste en descomponer los vectores en cada una de sus componentes cartesianas y sumar de manera independiente cada una de ellas para todos los vectores involucrados. Supóngase por ejemploque se desea sumar los vectores A Y B que se muestran en la figura 11:



El vector A se descompondría como: = A cos y = A sen y el vector B se descompondría como: = B cos y = B sen y el vector resultante será entonces la suma componente a componente de estos vectores:
A + B = ( + )ί + ( + )ί

El método gráfico: consiste en dibujar un vector a continuación del otro. Cada vector comienzadonde termina el anterior, y el resultante va desde el origen del primer vector y termina en la cabeza del último. Por ejemplo, para los vectores de la figura 12, se tiene:



PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y ANALISIS DE RESULTADOS
EQUIPO Y MATERIALES
Mesa de fuerzas y accesorios
Juego de masas
Balanza digital
Transportador
Papel milimetrado
SUMATORIA DE FUERZAS DE FORMA EXPERIMENTALRealice el montaje en la figura 15, en el que se observa una mesa de fuerzas que tiene una escala angular. En su perímetro se encuentran tres poleas con ayuda de las cuales se suspenden tres cuerdas que están por un lado atadas a un aro, y por el otro lado sostienen pesos.

Antes de iniciar las medidas, responda las siguientes preguntas:
1. Durante la práctica se desea que al aplicar lasfuerzas el aro quede centrado, ¿Por qué se busca esta condición?

R/:
Porque es la manera correcta de tomar la medición ya que cuando el aro quede centrado esto nos dice que el sistema está en equilibrio.

2. ¿Qué importancia tiene que las cuerdas queden paralelas a la mesa?

R/:
Esto es muy importante para poder tener una medición del ángulo más precisa.
Seleccione tres pesos diferentes ycon la ayuda de las poleas busque las condiciones para las cuales el aro queda centrado. Se recomienda dejar una de las cuerdas con un ángulo de 0⁰, es decir sobre el x. varíe los ángulos de las otras dos cuerdas hasta que encuentre el equilibrio del aro. Consigne las magnitudes de cada fuerza y el ángulo con que se aplicó en la tabla 20. Repita el anterior procedimiento con cuatro juegos de pesasdiferentes.
Montajes
Masa 1(g)
Masa 2(g)
Masa teórica(g)
1
50.46
19.94
50.43
2
45.54
40.14
50.43
3
60.63
40.24
48.78
4
141.31
131.26
100.68

Tabla 20
Montajes
F₁(N)
θ₁
F₂(N)
θ₂
(N)
θ₃
1
0.494508
154⁰
0.195412
257⁰
0.494214
0⁰
2
0.446292
128⁰
0.393372
236⁰
0.494214
0⁰
3
0.594174
134⁰
0.394352
262⁰
0.478044
0⁰
4
1.384838
117⁰
1.286348
252⁰...