trabajos

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA
LABORATORIO DE FÍSICA No. 1


FUERZAS EN UN PLANO INCLINADO

1. OBJETIVO:

1. Describir la Descomposición de las fuerzas de un cuerpo sobre un plano inclinado.
2. Verificar la Tercera Ley de Newton como responsable de la Fuerza Normal, y estudiar su naturaleza.
2. MONTAJE:

1. Monte el experimento según la Fig. 4

2. Coloque el dinamómetro de 1Njusto en el centro del extremo superior del carril, engánchelo al carrito.

3. Coloque el pasador en el carrito, y fije en él dinamómetro de 2N con un trozo pequeño de sedal.




Fig. 1 Carrito en plano inclinado en equilibrio dinámico, los dinamómetros han sido colocados para medir las componentes de las fuerzas de reacción al peso de móvil.
3. EQUIPO DE LABORATORIO:

1. Pie estático2. Varilla de soporte de 600 mm
3. Varilla de soporte de 250 mm
4. Varilla de soporte con orificio, 100 mm
5. Nuez doble
6. Carro para medidas y experimentos
7. Dinamómetro de 1N
8. Dinamómetro de 2N
9. Soporte para dinamómetros
10. Pasador de sujeción
11. Masas de ranura
12. Cinta métrica de 2m
13. Sedal
14. Tijeras
15. Carril de 500 mm

4. TEORÍA

Debido a la masa de laTierra, todos los cuerpos que la habitan sienten una fuerza dirigida hacia el centro del planeta, conocida como fuerza gravitacional o peso (). Esta fuerza produce una aceleración conocida como aceleración de la gravedad (). La relación entre el peso y la aceleración de la gravedad es:


(1)

donde m es la masa del cuerpo.

Al dejar rodar un cuerpo en un plano inclinado, con un ángulo deinclinación , es conocido que este baja gracias a su peso, como lo indica la Fig. 2


Dado que la dirección del movimiento no es vertical sino que es paralela al plano inclinado, se deduce que existe una fuerza paralela al plano inclinado, componente vectorial del peso, que provoca la bajada del carro. La otra componente resulta ser la que mantiene al carro en contacto con el plano inclinado,en otras palabras es el peso que “siente” el plano inclinado, y es perpendicular a la superficie del plano, como lo indica la Fig. 3.



Fig. 3 Descomposición del peso del cuerpo en dos fuerzas perpendiculares, la primera, es la que impulsa al carrito a lo largo del plano inclinado, siendo paralela a éste. La otra fuerza resulta ser perpendicular al plano y es la que ejerce el carro sobreeste plano. Nótese que ambas fuerzas son perpendiculares entre sí, por lo que el ángulo de inclinación del plano es el mismo que existe entre el peso y la fuerza perpendicular al plano .

Así, y se convierten en las componentes rectangulares del peso . Analizando sus magnitudes y gracias a las propiedades trigonométricas de los triángulos rectángulos se puede afirmar que:


(2)

Debidoa la Tercera Ley de Newton que afirma: “Toda fuerza de acción genera una fuerza de reacción, de la misma magnitud, pero de sentido contrario, que se siente en cuerpos diferentes”, al actuar el peso sobre el plano inclinado éste reacciona sobre el carrito mediante una fuerza de igual magnitud pero de sentido contrario llamada Fuerza Normal, que será denominada por .

Esta fuerza aparece siempreque existan dos cuerpos en contacto, y se la llama normal debido a que siempre es perpendicular o normal a la superficie en contacto. Así el diagrama de fuerzas que actúan sobre el carrito queda como se indica en la Fig. 4.







Fig. 4. Diagrama de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo en un plano con un ángulo de inclinación . El plano inclinado ofrece al carro una fuerza de reaccióna su peso, llamada fuerza normal, de igual magnitud que la componente Fn pero de sentido contrario.

5. PROCEDIMIENTO Y TABLA DE DATOS:

1. Antes de montar el experimento, mida con el dinamómetro el peso del carro solo, denominándolo W. Repita el procedimiento cargando al carro con una masa de 50g y 100g. Anote los valores en las Tablas 1 y 2.

2. Coloque el carril a una altura h de 20cm,...