practica 3 yukihiro

Laboratorio de Cinemática y Dinámica
Práctica 3
Cuerpos conectados y fricción cinética
Introducción

1

Objetivos

Una de las aportaciones más trascendentales
hechas al estudio de la mecánica fue, sin lugar
a duda, la consistente en un nuevo
planteamiento de conceptos para resolver
problemas de dinámica mediante la aplicación
de los métodos de las energías, realizada por
Jean Le Rond D’Alembert(1717 – 1783), al
introducir el concepto de “trabajo virtual”.

1

Determinar experimentalmente el valor
numérico del coeficiente de fricción
cinética k entre dos superficies secas, por
medio de la aplicación del método de
trabajo y energía, para un sistema
mecánico de dos cuerpos conectados.

2

Calcular indirectamente la rapidez de uno
de los cuerpos del sistema mecánico por
medio de dos modelosmatemáticos
diferentes, previamente obtenidos, y
comparar los resultados numéricos que
arrojan dichos modelos.

3

Realizar el análisis numérico y la
presentación de resultados por medio de
gráficas generadas con Maple Clásico.

2

Equipo empleado

1

Un plano con superficie de aluminio

2

un soporte con accesorios

3

un bloque de madera

4

una polea de plástico con sujetador

5

una pesa

6dos metros de hilo delgado

7

un flexómetro

8

un sonar Motion Sensor 2

9

una interfaz Workshop series 750

En el ámbito de la mecánica clásica, la
sistematización de dichos métodos y principios
fue realizado por Albert Marie Henri conde de
Lagrange (1736 – 1813) y William Hamilton
(1805 – 1865). El primero formalizó tanto la
estática como la dinámica, al proponer, con
una nuevainterpretación, ecuaciones de
movimiento equivalentes a las de Newton, las
cuales se deducen de los conceptos de la
energía, mientras que el segundo introdujo la
idea de las “funciones fuerza” (energías
potenciales), y formuló un modelo matemático
equivalente al propuesto por D’Alembert.
El estudio de los fenómenos mecánicos
mediante la aplicación de los métodos de las
energías reviste especial interés, ya quela
comprensión física, así como el procedimiento
de análisis para abordarlos, se simplifican
considerablemente. Estos dos aspectos pueden
comprobarse en la presente práctica, mediante
el estudio de sistemas de cuerpos conectados,
ya que, por un lado, los desplazamientos y
velocidades son más fáciles de visualizar que
las aceleraciones, y por otro, al eliminar las
fuerzas internas del sistema, no esnecesario
trazar un diagrama de cuerpo libre para cada
una de sus partes.

10 software Data Studio
11 una PC
12 un goniómetro

13 una balanza
14 una franela.

3

Desarrollo

3.1 Arme con el equipo mencionado en el
punto anterior, la configuración que se muestra
en la Figura 1. Coloque el plano con superficie
de aluminio de manera que forme un ángulo
con respecto a la horizontal de 5ºaproximadamente, y verifique su valor con el
empleo del goniómetro.

Figura 1 Configuración del experimento.
3.2 Encienda la PC y ejecute la aplicación
Data Studio. Seleccione la opción Crear
experimento, posteriormente seleccione el
canal 1 de la interfaz para la cual se deberá
habilitar la opción Sensor de movimiento.
Asimismo, seleccione los cuadros que
corresponden a medición de tiempo y
medición deposición, deshabilitando los de
rapidez y de aceleración.
3.3 Establezca una frecuencia de muestreo
de 50 Hz, es decir, 50 muestras por segundo.
Posteriormente, en la ceja de Opciones de
muestreo, establezca en la opción Tiempo
retardado un tiempo de 0.0 s, y en la opción
de Paro automático un tiempo de 1.5 s.
Finalmente, en la ventana del ángulo superior
izquierdo seleccione Medición de posición, yfinalmente habilite en la ventana inferior la
opción que abre la ventana de gráficas.

3.4 Luego de todos los preparativos
mencionados, el equipo está listo para realizar
las mediciones. Se sujetará el bloque de
madera a una distancia de 0.2 m o más del
sonar, de tal forma que la pesa permanezca
colgando, cuidando que la cuerda que los une
pase debidamente por el canal de la periferia
de la...