Mesa de fuerzas
Páginas: 7 (1569 palabras)
Publicado: 5 de septiembre de 2015
Laboratorio de física. Informe No. 5
Brayan Alejandro Romero Figueroa1*. T.I. No. 97012009406
Michael Yesid Arias Vargas**. C.C. No. 1077086032
Mesa de Fuerzas
Octubre 29 de 2014
Resumen
En este ejercicio de laboratorio se efectuará una suma vectorial de tres fuerzas concurrentes conocidas, usando tres métodos diferentes. En cada uno de estos métodos se representarán las fuerzas convectores. Al dibujar los vectores, se hará de tal forma que su longitud sea proporcional al valor de la fuerza, mientras que su orientación señalará la dirección hacia la cual se ejerce la fuerza.
1. Introducción
La mesa de fuerzas es un sistema muy utilizado en la suma de vectores, el objetivo principal es medir las fuerzas ejercidas a un punto específico, de esta manera, se tiene un puntoequilibrado al que se le aplicaran tres fuerzas concurrentes conocidas, las tensiones varían de un sistema a otro, a su vez, el ángulo de apertura entre las fuerzas ejercidas también debe variar, así, se logra calcular las fuerzas ejercidas al objeto en equilibrio en un plano bidimensional.
2. Marco Teórico
Masa de Fuerzas
La masa de fuerzas es un dispositivo que permite comprobarexperimentalmente las propiedades de la adición de vectores y la ley de equilibrio traslacional de los cuerpos, el aparato tiene un disco graduado, varios soportes con polea, un anillo central al cual se atan cuerdas que transmiten las fuerzas aplicadas mediante pesas, tornillos y burbuja de aire para nivelar.
Gracias a la experimentación en el laboratorio se puede observar las diferentes masas en una mesa defuerza, de esta manera se determina el equilibrio de los cuerpos respecto a los ángulos en el que se encontrara cada una de las masas, con el fin que posteriormente se diese paso a la suma vectorial y de alguna manera se corroboran los cálculos teóricos con los experimentales de tal manera que la suma equivalente de fuerzas de cero.
Descomposición de vectores
En la práctica, las operaciones convectores se hacen usando casi exclusivamente el método por componentes. Por lo general tenemos los vectores en forma polar y debemos sumarlos. El procedimiento consiste en transformarlos a la forma rectangular, sumarlos y convertir el resultado de nuevo a la forma polar
Dada la fuerza F, de magnitud F y dirección ѳ (ver Ilustración.1), sus componentes rectangulares son las proyecciones de lafuerza sobre los ejes X, Y sus valores están dados por:
(1)
Ilustración 1, Componentes rectangulares de una fuerza
Cuando sobre una partícula actúan varias fuerzas, por ejemplo, F1, F2, F3, (ver
ilustración.2), estas se pueden reemplazar por una sola denominada resultante F, la cual es igual a la suma vectorial de las fuerzas o sea:
Ilustración 2, Resultante de tres fuerzas, método gráficoSi un cuerpo está sometido a la acción de N fuerzas concurrentes y la fuerza resultante es igual a cero, el cuerpo no tiene aceleración de traslación, entonces:
(2)
Es decir, que la fuerza es igual a la resultante de (ver ilustración.3); de igual forma es igual a la resultante de.
(3)
Ilustración 3, Resultante (R) de dos fuerzas
Para comprender los diagramas de cuerpo independientes para lastres masas en cada montaje es necesario comprender la tercera ley de newton:
“Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.” (Isaac Newton, extractos de Principios matemáticos de la filosofía natural)
3. Procedimiento y montaje
El montaje se realizó a partir del discograduado, un disco que nos dice a qué apertura angular se encuentran las cuerdas, las tres cuerdas se colocan en tres poleas, cada una sostiene una masa diferente, de tal manera que se equilibra el anillo central del sistema graduando conjuntamente con los ángulos entre las cuerdas
Lo primero que haremos será equilibrar el anillo central variando los ángulos entre las cuerdas y las masas en cada...
Brayan Alejandro Romero Figueroa1*. T.I. No. 97012009406
Michael Yesid Arias Vargas**. C.C. No. 1077086032
Mesa de Fuerzas
Octubre 29 de 2014
Resumen
En este ejercicio de laboratorio se efectuará una suma vectorial de tres fuerzas concurrentes conocidas, usando tres métodos diferentes. En cada uno de estos métodos se representarán las fuerzas convectores. Al dibujar los vectores, se hará de tal forma que su longitud sea proporcional al valor de la fuerza, mientras que su orientación señalará la dirección hacia la cual se ejerce la fuerza.
1. Introducción
La mesa de fuerzas es un sistema muy utilizado en la suma de vectores, el objetivo principal es medir las fuerzas ejercidas a un punto específico, de esta manera, se tiene un puntoequilibrado al que se le aplicaran tres fuerzas concurrentes conocidas, las tensiones varían de un sistema a otro, a su vez, el ángulo de apertura entre las fuerzas ejercidas también debe variar, así, se logra calcular las fuerzas ejercidas al objeto en equilibrio en un plano bidimensional.
2. Marco Teórico
Masa de Fuerzas
La masa de fuerzas es un dispositivo que permite comprobarexperimentalmente las propiedades de la adición de vectores y la ley de equilibrio traslacional de los cuerpos, el aparato tiene un disco graduado, varios soportes con polea, un anillo central al cual se atan cuerdas que transmiten las fuerzas aplicadas mediante pesas, tornillos y burbuja de aire para nivelar.
Gracias a la experimentación en el laboratorio se puede observar las diferentes masas en una mesa defuerza, de esta manera se determina el equilibrio de los cuerpos respecto a los ángulos en el que se encontrara cada una de las masas, con el fin que posteriormente se diese paso a la suma vectorial y de alguna manera se corroboran los cálculos teóricos con los experimentales de tal manera que la suma equivalente de fuerzas de cero.
Descomposición de vectores
En la práctica, las operaciones convectores se hacen usando casi exclusivamente el método por componentes. Por lo general tenemos los vectores en forma polar y debemos sumarlos. El procedimiento consiste en transformarlos a la forma rectangular, sumarlos y convertir el resultado de nuevo a la forma polar
Dada la fuerza F, de magnitud F y dirección ѳ (ver Ilustración.1), sus componentes rectangulares son las proyecciones de lafuerza sobre los ejes X, Y sus valores están dados por:
(1)
Ilustración 1, Componentes rectangulares de una fuerza
Cuando sobre una partícula actúan varias fuerzas, por ejemplo, F1, F2, F3, (ver
ilustración.2), estas se pueden reemplazar por una sola denominada resultante F, la cual es igual a la suma vectorial de las fuerzas o sea:
Ilustración 2, Resultante de tres fuerzas, método gráficoSi un cuerpo está sometido a la acción de N fuerzas concurrentes y la fuerza resultante es igual a cero, el cuerpo no tiene aceleración de traslación, entonces:
(2)
Es decir, que la fuerza es igual a la resultante de (ver ilustración.3); de igual forma es igual a la resultante de.
(3)
Ilustración 3, Resultante (R) de dos fuerzas
Para comprender los diagramas de cuerpo independientes para lastres masas en cada montaje es necesario comprender la tercera ley de newton:
“Con toda acción ocurre siempre una reacción igual y contraria: quiere decir que las acciones mutuas de dos cuerpos siempre son iguales y dirigidas en sentido opuesto.” (Isaac Newton, extractos de Principios matemáticos de la filosofía natural)
3. Procedimiento y montaje
El montaje se realizó a partir del discograduado, un disco que nos dice a qué apertura angular se encuentran las cuerdas, las tres cuerdas se colocan en tres poleas, cada una sostiene una masa diferente, de tal manera que se equilibra el anillo central del sistema graduando conjuntamente con los ángulos entre las cuerdas
Lo primero que haremos será equilibrar el anillo central variando los ángulos entre las cuerdas y las masas en cada...
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