informe de laboratorio nº 2
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CICLO: 2010-II
ÁREA: FÍSICA 1
DOCENTE: MAG. OPTACIANO L. VÁSQUEZ
GARCÍA
TEMA: INFORME DE LABORATORIO Nº ii
EDUCANDO: MORE VILLEGAS GUSTAVO MORE
CÓDIGO: 092.0904.324
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
INTRODUCCIÓN:
Cuando ponemos en práctica las leyes físicas nos damos cuenta que solo se cumplen en
teoría y utilizando materiales ideales, y que no se cumple en la experimentación, debido a
diversos factores, como errores que se cometen a lo largo de la experimentacion. pero el
resultado se acerca a los de las leyes físicas.
En esta práctica analizaremos las leyes de hook, la primera y segunda condición de
equilibrio demostrando que no se cumple con total exactitud en los experimentos, debido
a varios factores como errores en los cálculos de las magnitudes, etc.
2
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
TITULO:
PRACTICA DE LABORATORIO Nº2
“FUERZAS-ESTATICA”
1. OBJETIVOS:
1.1 Verificar experimentalmente la ley de Hooke.
1.2 Representar gráficamente los esfuerzos aplicados a un resorte en función de las
deformaciones.
1.3 Verificar la primera condición de equilibrio.
1.4 Verificar la igualdad de momentos en un punto en un cuerpo en equilibrio.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
2. MATERIALES A UTILIZAR:
2.1. Tres resortes helicoidales.
2.2. Un soporte universal con dos varillas de hierro y una nuez.
2.3. Una regla graduada en milímetros.
2.4. Un juego de pesas con porta pesas.
2.5. Una argolla.
2.6. Un soporte de madera.
2.7. Dos prensas.
2.8. Una barra metálica con orificios.
3. MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL :
3.1. Ley de Hooke
Consideremos un resorte hecho de alambre de sección circular enrollado en forma
de hélice cilíndrica fijo por uno de sus extremos y el otro libre, tal como se muestra
en la Fig. 1: Al aplicar al extremo libre una fuerza externa como por ejemplo
colocando una pesa m, el resorte experimentará una deformación Δx. Se
demuestra que la fuerza aplicada es directamente proporcional al desplazamiento
o al cambio de longitud de resorte. Es decir, en forma de ecuación se escribe:
F = k Δx = k(x - xo)…..(1)
4
Δx
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Donde k, es una constante de proporcionalidad comúnmente llamada “constante
elástica o de fuerza”. Mientras mayor sea, más rígido o fuerte será el resorte. Las
unidades de k en el sistema internacional es el Newton por Metro (N/m).
La relación mostrada en la ecuación (1) se mantiene sólo para resortes ideales. Los
resortes verdaderos se aproximan a esta relación lineal entre fuerza y
deformación, siempre que no se sobrepase el límite elástico, límite a partir de cual
el resorte se deformará permanentemente.
Por otro lado debe observarse que el resorte ejerce una fuerza igual y opuesta a Fe
= -k Δx, cuando su longitud cambia de magnitud Δx. El signo menos indica que la
fuerza del resorte está en la dirección opuesta al desplazamiento si el resorte se
estira o comprime. Esta ecuación es una forma de lo que se conoce como “LEY DE
HOOKE”.
Fig. 1 Resorte sometido a carga externa.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
3.2. Equilibrio Estático de un cuerpo rígido:
Si un objeto está estacionado y permanece estacionado, se dice que se encuentra en
equilibrio estático. La determinación de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo
estático tiene múltiples aplicaciones de interés, sobre todo en ingeniería.
Ha sido establecido plenamente que la condición necesaria para el equilibrio es que la
fuerza neta sobre un objeto sea cero. Si el objeto se trata de una partícula, ésta es la
única que se debe cumplir para asegurar que la partícula está en equilibrio. Esto es si
la fuerza neta sobre la partícula es cero; ésta permanecerá en reposo (si inicialmente
se encontraba en reposo) o se moverá en línea recta con velocidad constante (si
originalmente estaba en movimiento).
La situación con objetos reales es un poco más compleja ya que los objetos no se
pueden tratar como partículas. Para que un objeto se encuentre en equilibrio estático,
la fuerza neta sobre él debe ser cero, y el objeto no debe tener una tendencia a girar.
Esta segunda condición de equilibrio requiere que el momento de una fuerza neta
alrededor de cualquier origen sea cero. En lenguaje matemático, lo expresado
anteriormente se escribe:
6
…(2)
…(3)
∑ F¿
=0
∑M¿
=0
m
LfLo
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
4. METODOLOGÍA, ANOTACIÓN DE DATOS Y ESQUEMAS:
4.1. Para verificar experimentalmente la ley de Hooke.
a. Utilizando los resortes helicoidales realizamos el montaje del equipo como
se muestra a continuación, el resorte fue ajustado firmemente del anillo de
su extremo.
Fig. 2. Instalación del equipo parar verificar la ley de Hooke y calcular la constante
elástica k.
b. Con la regla mida tres veces la longitud del resorte sin canga externa,
llamando a esta longitud Lo.
c. En el extremo libre del resorte cuelgue el porta pesas
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
d. Coloque una pesa m1 en el porta pesa, el resorte se estirada y espere que
se alcance su equilibrio estático. Con la regla mida la longitud del resorte,
L1. La diferencia de L1 – L0 = Δx, es el alargamiento producido por el peso
m1.Registre sus valores en la tabla I.
e. Agréguese a la porta pesas sucesivamente, sin quitar los anteriores, pesas
m2, m3, etc., y calcule los alargamientos producidos en todos los casos con
respecto a Lo. Registre sus valores en tabla I.
f. A efectos de reducir errores, es conveniente efectuar, en la escala lecturas
ascendentes (para cargas agregadas) y descendentes (quitando
sucesivamente cargas). Para cada valor de peso agregado, se tomará como
lectura x el promedio de las lecturas ascendentes correspondientes a un
mismo peso.
g. Repita los pasos de a. hasta f. con los otros resortes. Registre los valores en
la tabla I.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Tabla I. Datos y cálculos para verificar la Ley de Hooke.
RESORTE I Longitud Inicial (cm.) RESORTE II Longitud Inicial (cm.)
Lo = 6.8 Lo = 7.2
Nº- Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm.) Nº- Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm)
Carga
Ascendente
Carga
Descendente
Carga
Ascendente
Carga
Descendente
1 55 8.3 17.5 1 15 8.2 21.4
2 75 8.6 15.4 2 25 9.3 19.1
3 105 9.3 13.1 3 35 10.3 16.7
4 155 11.2 11.9 4 55 12.6 14.6
5 175 11.9 11.2 5 75 14.6 12.6
6 205 13.1 9.3 6 95 16.7 10.3
7 255 15.4 8.6 7 115 19.1 9.3
8 305 17.5 8.3 8 135 21.4 8.2
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
RESORTE III Longitud Inicial (cm)
Lo = 7.85
Nº- Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm)
Carga Ascendente Carga Descendente
1 35 8.05 14.40
2 85 8.60 13.30
3 105 9.25 12.25
4 145 10.50 11.30
5 170 11.30 10.50
6 210 12.25 9.25
7 225 13.30 8.60
8 255 14.40 8.05
4.2. Para verificar la primera condición de equilibrio
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X
Y
K1
K3
K2
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
a. Con la regla meda tres veces, la longitud propia (sin estirar ni comprimir de cada
resorte). Registre los valores en la tabla II.
b. Fije uno de los extremos de cada resorte a la argolla y el otro extremo a la basa del
soporte, tal como se muestra en la Fig. 3. los marcamos con una cinta adhesiva
para identificarlos.
Fig. 3. Estalación de los resortes para verificar la primera
Condición de equilibrio
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
c. Al realizar el paso “b” los resortes se deben estirar. Mida con la regla la longitud
final del resorte y a partir de ella determine la deformación Δx = Lf – Lo. Con el valor
de Δx y el valor de k obtenido en el procedimiento (4.1.). Determine la fuerza en el
resorte.
d. En una hoja de papel milimetrado colocada debajo de los resortes, trace un
sistema de referencia OXY y en él grafique las direcciones de las fuerzas.
e. Proceda a verificar la valides de las condiciones de equilibrio.
RESORTE Longitud inicial del resorte Longitud final del resorte
Lo (cm) Lf (cm)
1 2 3 1 2 3
R1 6.50 6.45 6.55 14.30 14.35 14.30
R2 6.25 6.30 6.25 30.20 30.10 30.30
R3 6.40 6.45 6.40 13.65 13.70 13.75
4.3. Para verificar la segunda condición de equilibrio.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
a. Fije el soporte de madera en la mesa y asegúrelo mediante una prensa.
b. Suspenda la varilla en la cuchilla y por su orificio central (centro de gravedad), tal
como se muestra la Fig. 4.
c.
Fig.4 Barra suspendida en un punto.
c. Utilizando ganchos, cuelgue de la palanca, a izquierda y a derecha del eje,
porta pesas y pesas hasta que la barra quede en equilibrio, en posición
horizontal.
d. Con la regla mida las distancias de las cargas al eje de rotación. Registre su
lectura en la tabla III.
e. Con la balanza mida la masa total de la pesas m1, m2, m3, m4 conjuntamente
con los ganchos. Registre sus lecturas en la tabla III.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Tabla III. Datos para verificar la segunda condición de equilibrio.
Masa de
la barra (g)m1 (g) m2 (g) m3 (g)
1950 50 50 100
Longitud OA (cm) OB (cm) OC (cm) OD (cm) CE (cm)
1 37.2 49.1 55.2 44.0 110.1
2 37.1 49.0 55.1 44.1 110.2
3 37.3 49.2 55 44.2 110
5. CUESTIONARIO:
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
5.1. Verificación de la ley de Hooke
a. En papel milimetrado trace una gráfica fuerza vs. Desplazamiento, para cada uno
de los resortes R1, R2 Y R3 y a partir de ella determine la constante elástica de los
resortes. Utilice mínimos cuadrados.
Datos para el cálculo del primer resorte
RESORTE I Longitud Inicial (cm)
Lo = 6.8
Nº
-
Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm)
Carga
Ascendente
Carga
Descendente
1 55 8.3 17.5
2 75 8.6 15.4
3 105 9.3 13.1
4 155 11.2 11.9
5 175 11.9 11.2
6 205 13.1 9.3
7 25 15.4 8.6
8 305 17.5 8.3
a) Δx i(Desplazamiento)
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Δx1=8 .30−6 .80=1.50cm=0 .015m
Δx2=8 .60−6 .80=1.80 cm=0 .018m
Δx 3=9.30−6 .80=2 .50cm=0.025m
Δx4=11.20−6 .80=4 .40 cm=0 .044m
Δx5=11.90−6 .80=5 .10cm=0 .051m
Δx6=13.10−6 .80=6 .30cm=0 .063m
Δx7=15 .40−6 .80=8 .60cm=0 .086m
Δx8=17 .50−6 .80=10 .70cm=0 .107m
⇒∑ Δxi=0 .409m
w i(Pesos )
w1=55 gx 9.8m / s2=0 .055kgx 9.8m /s2=0 .539N
w2=75gx 9 .8m / s2=0 .075kgx 9.8m /s2=0 .735N
w3=105gx 9 .8m / s2=0 .105kgx 9.8m /s2=1.029N
w4=155 gx 9.8m /s2=0 .155 kgx 9 .8m /s2=1 .519N
w5=175gx 9 .8m / s2=0 .175kgx 9.8m /s2=1.715N
w6=205gx 9 .8m /s2=0 .205kgx 9 .8m / s2=2 .009N
w7=255gx 9 .8m /s2=0 .255kgx 9 .8m / s2=2 .499N
w8=305gx 9 .8m /s2=0 .305kgx 9.8m /s2=2.989N
⇒∑ wi=13 .034 N
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Recta De Mínimos Cuadrados
Fe=a+k i Δx i
k 1=n∑ Δxiwi−∑ Δxi∑ wi
n∑ Δxi2−(∑ Δxi )
2
Donde:
n = 8 (número de medidas)
∑ Δxiw i= 0862645N .m
∑ Δxi= 0 .409m
∑ wi = 13 .034N
(∑ Δxi )2
= 0 .167281m2
∑ Δxi2= 0 .028525m
2
k 1=8(0 .862645 )−(0 .409 )(13.034 )
8(0 .028525)−0 .167281N /m
k 1=25 .776096N /m
a=∑ Δx
i2∑ wi−∑ Δxi∑ Δxiw i
n∑ Δxi2−(∑ Δxi )
2
Donde:
n = 8 (número de medidas)
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
∑ Δxiw i= 0 .862645N .m
∑ Δxi= 0 .409m
∑ wi = 13 .034N
(∑ Δxi )2
= 0 .167281m2
∑ Δxi2= 0 .028525m
2
a=(0 .028525)(13 .034 )−( 0.409 )(0 .862645)
8(0 .028525)−0 .167281N
a=0 .31139710N
1) Datos para el cálculo del segundo resorte
RESORTE II Longitud Inicial (cm)
Lo = 7.2
N
º-
Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm)
Carga
Ascenden
te
Carga
Descenden
te
1 15 8.2 21.4
2 25 9.3 19.1
3 35 10.3 16.7
4 55 12.6 14.6
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
5 75 14.6 12.6
6 95 16.7 10.3
7 115 19.1 9.3
8 135 21.4 8.2
a) Δx i(Desplazamiento)
Δx 1=8 .20−7 .20=1.0cm=0 .010m
Δx2=9.30−7 .20=2.10cm=0 .021m
Δx3=10 .30−7 .20=3.10cm=0 .031m
Δx4=12 .60−7 .20=5 .40cm=0 .054m
Δx5=14 .60−7 .20=7 .40cm=0.074m
Δx6=16.70−7 .20=9 .50 cm=0 .095m
Δx7=19 .10−7 .20=11.90 cm=0 .119m
Δx8=21.40−7 .20=14 .20cm=0 .142m
⇒∑ Δxi=0 .546m
b) w i(Pesos )
w1=15 gx 9.8m / s2=0 .015kgx 9.8m /s2=0 .147N
w2=25gx 9 .8m / s2=0 .025kgx 9.8m /s2=0 .245N
w3=35gx 9 .8m/ s2=0 .035kgx 9 .8m / s2=0 .343N
w4=55 gx 9.8m /s2=0 .055 kgx9 .8m /s2=0.539N
w5=75gx 9 .8m / s2=0 .075kgx 9.8m /s2=0 .539N
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
w6=95 gx9 .8m /s2=0.095kgx 9 .8m /s2=0 .735N
w7=115 gx9 .8m /s2=0 .115 kgx9 .8m /s2=10127N
w8=135gx 9 .8m/ s2=0 .135 kgx 9.8m /s2=1.323N
⇒∑ wi=5 .385N
b) Recta De Mínimos Cuadrados:
Fe=a+k2 Δxi
k 2=n∑ Δxiwi−∑ Δxi∑ wi
n∑ Δxi2−(∑ Δxi )
2
Donde:
n = 8 (número de medidas)
∑ Δxiw i= 0 .51168N .m
∑ Δxi= 0 .546m
∑ wi= 5 .385N
(∑ Δxi )2
= 0 .298116m2
∑ Δxi2= 0 .053244m
2
k 2=8(0 .51168 )−(0.546 )(5.385 )8(0 .053244 )−0 .298116
N /m
20
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
k 2=9.0211677N /m
a=∑ Δx
i2∑ wi−∑ Δxi∑ Δxiw i
n∑ Δxi2−(∑ Δxi )
2
Donde:
n = 8 (número de medidas)
∑ Δxiw i= 0 .51168N .m
∑ Δxi= 0 .546m
∑ wi= 5 .385N
(∑ Δxi)2
= 0 .298116m2
∑ Δxi2= 0 .053244m
2
a=(0 .053244 )(5.385 )−(0 .546 )(0.51168 )
8(0 .053244 )−0 .298116N
a=0 .05743030N
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
2) Datos para el cálculo del tercer resorte
a) Δx i(Desplazamiento)
Δx1=8 .05−7.85=0 .20 cm=0 .002m
Δx 2=8 .60−7.85=0 .75cm=0 .0075m
Δx3=9.25−7 .85=1 .40cm=0 .014m
Δx4=10 .50−7 .85=2 .65cm=0 .0265m
Δx5=11.3−7 .85=3 .45cm=0 .0345m
Δx6=12.25−7 .85=4 .40=0 .0440m
Δx7=13 .30−7 .85=5 .45cm=0 .0545m
22
RESORTE III Longitud Inicial (cm)
Lo = 7.85
Nº
-
Masa
(gr.)
Longitud Final Lf (cm)
Carga
Ascendente
Carga
Descendente
1 35 8.05 14.4
2 85 8.60 13.3
3 105 9.25 12.25
4 145 10.5 11.3
5 170 11.3 10.5
6 210 12.25 9.25
7 225 13.3 8.6
8 255 14.4 8.05
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
Δx8=14 .40−7 .85=6 .55cm=0.0655m
⇒∑ Δxi=0 .24175
b) w i(Pesos )
w1=35gx 9 .8m / s2=0 .035kgx 9.8m /s2=0 .343N
w2=85gx 9 .8m/ s2=0 .085kgx 9 .8m / s2=0 .833N
w3=105gx 9 .8m / s2=0 .105kgx 9.8m /s2=1.029N
w4=145 gx 9.8m /s2=0 .145kgx 9 .8m /s2=1 .421N
w5=170gx 9 .8m / s2=0 .170kgx 9.8m /s2=1.666N
w6=210gx 9 .8m /s2=0 .210 kgx 9 .8m / s2=2 .058N
w7=225gx 9 .8m /s2=0 .225kgx 9 .8m / s2=2 .205N
w8=255gx 9 .8m /s2=0 .255kgx 9 .8m / s2=2 .499N
⇒∑ wi=12.054N
c) Recta De Mínimos Cuadrados:
k 3=n∑ Δx iwi−∑ Δxi∑ wi
n∑ Δxi2−(∑ Δxi)
2
Donde:
n = 8 (número de medidas)
23
Fe=a+k3 Δxi
4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
∑ Δxiw i= 0 .520536N .m
∑ Δxi= 0 .24175m
∑ wi= 12 .054N
(∑ Δxi )2
= 0 .058443m2
∑ Δxi2= 0 .01134525m
2
k 3=8(0 .520536 )−(0 .24175 )(12 .054 )8(0 .01134525 )−0 .0584930
N /m
k 3=38 .74458N /m
a=∑ Δx
i2∑ wi−∑ Δxi∑ Δxiw i
n∑ Δxi2−(∑ Δxi )
2
Dónde:
n = 8 (número de medidas)
∑ Δxiw i= 0 .520536N .m
∑ Δxi= 0 .24175m
∑ wi= 12 .054N
(∑ Δxi )2
= 0 .058443m2
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
∑ Δxi2= 0 .01134525m
2
a=(0 .01134525 )(12.054 )−(0.24175 )(0 .520536 )
8( 0.01134525 )−0.058443N
a=−0 .337741N
b. ¿Se cumple la ley de Hooke? Explique
Teóricamente sí se cumple esta ley, pero solo para resortes ideales y estos tienen
existencia. Experimentalmente tiene un margen de error que es mínimo. Debido a
mediciones no verdaderas de las deformaciones; a que los resortes han sido sometidos a
constantes deformaciones y su constante elástica ya no es constante.
c. Utilizando la gráfica, cómo determinaría el peso de un cuerpo si se conoce la
deformación. Explique.
A partir de la gráfica se puede calcula la pendiente, se le saca su arco tangente; dicho
módulo será de la constante de elasticidad (k) y luego se utiliza la ley de Hooke:
Fe=kΔx
Pero sabemos que la fuerza elástica será igual al peso y conocemos la deformación, para
finalmente tener.
w=kΔx
d. Indique las posibles fuentes de error en la experiencia.
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4 de enero de 2011 INFORME DE LABORATORIO Nº2 / FUERZAS - ESTÁTICA.
- En lecturar las medidas
- Al verificar la segunda condición de equilibrio, no se pudo precisar si la barra
estuvo horizontalmente en equilibrio.
- Mayormente se pudo presentar errores casuales como al medir las deformaciones
de los resortes.
5.2.) Verificación de la primera condición de equilibrio
a. ¿Qué entiende por sistema de fuerzas?
Se refiere al conjunto de fuerzas que interactúan en un cuerpo, del cual se puede
representar con una sola fuerza, esta será la fuerza resultante de todo el sistema y tendrá
las mismas propiedades físicas de los antes mencionados.
b. ¿Se cumpliría la regla del paralelogramo en la experiencia realizada?
Justifique su respuesta.
Si, la regla del paralelogramo es para dos fuerzas, estos pueden ser F1 y F2; la
resultante de estos dos será una fuerza de sentido opuesto al F3 y la resultante final
nos dará cero.
Se puede tomar cualquier par de fuerzas y siempre será la resultante opuesta a la
tercera fuerza.
c. Con los datos de la tabla II descomponga las fuerzas en componentes X e Y,
verifique la condición de equilibrio.
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Rx = Σxi = 0
Ry = Σyi = 0
Calcule la desviación relativa en las direcciones ortogonales. ¿A qué atribuye Ud. las
desviaciones observadas? Físicamente, ¿cuál es la principal causa de la desviación?
Solución:
RESORTE Longitud inicial del resorte Longitud final del resorte
Lo (cm) Lf (cm)
1 2 3 1 2 3
R1 6.50 6.50 6.50 14.30 14.35 14.30
R2 6.25 6.30 6.25 30.20 30.10 30.30
R3 6.40 6.45 6.40 13.65 13.7 13.75
Sacamos Un promedio de las medidas y lo transformamos a metros (m):
R Lo (m) Lf (m) x (Lf - Li)
R1 0.065 0.1432 0.0782
R2 0.063 0.302 0.237
R3 0.064 0.137 0.073
Para determinar las fuerzas elásticas utilizamos la ecuación:
Fe=kΔx
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Dónde: K = constante de elasticidad, conocido en los cálculos 5.1
x = Deformación hallada en la tabla
Se obtiene:
F1=k1Δx1=27 .77609N /m×0 .0782m=2 .01569N
F2=k2Δx2=9 .0211677N /m×0 .237m=2.138016N
F3=k3Δx3=38 .74458N /m×0 .073m=2 .828354N
Descomponiendo las fuerzas:
F1→
=F1Cos30.23 º i→+F1Sen30 .23 º j
→
F1→
=2 .01569×0 .86401 i→+2 .01569×0 .503472 j
→
F1→
=1 .741578 i→+1 .014844 j
→
F2→
=F2Cos45 .73º i→+F2Sen45 .73 º j
→
F2→
=2 .1380016×0.69804 i→+2 .1380016×0 .716058 j
→
F2→
=1 .49242 i→+1 .530944 j
→
F3→
=2.828354 j→
Verificando la primera condición de equilibrio y hallando la
desviación relativa:
∑ F x=0
1 .741578 i→−1 .492429 i
→=0
1 .741578 i→=1 .492429 i
→
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d x=F1−F2Fx
F1=1 .741578 i→
F2=1 .492429 i→
Fx=F1+F22
Fx=1 .741578+1.492429
2=3 .234007
2=1 .6170035
⇒dx=1 .741578−1 .492429
1 .617035=0 .2491581.617035
=0.124573
∑ F y=0
1 .014844 j→+1 .530944 j
→−2 .828354 j
→=0
2 .545788 j→=2 .828354 j
→
d y=F1−F2F y
F1=2 .828354 j→
F2=2 .54788 j→
Fx=F1+F22
F y=2 .828354+2 .54788
2=5 .376234
2=2 .688117
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⇒d y=2 .828354−2.54788
2 .688117=0 .2804742 .688117
=0 .104338
Se atribuye las desviaciones observadas, al momento de designar los ángulos; puesto que
solo lecturamos un ángulo entero y obviamos los decimales.
Físicamente se puede decir que la ley de Hooke está hecho para resortes ideales, y todos
sabemos que dichos resortes nunca existirán.
5.2. Verificación de la segunda condición de equilibrio.
a. Dibuje el diagrama de las fuerzas que actúan sobre la barra (incluido
las pesas y los ganchos).
Graficando tenemos:
110.1
0.4910.441
0.372
C B A O D
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W (2)= 0.490 NW (1)=0.490 N W (3)= 0.960 N
W (B)= 19.110 N
b. Calcule la reacción en eje.
R=wbarra+w1+w2+w3
R=19.110N+0 .0 .490N+0 .490N+0 .960N
R=21.07N
c. Con los datos de la tabla III, calcule la suma algebraica de los
momentos de las fuerzas que actúan sobre la barra, con respecto al eje.
∑M O
W
=0
w1d1+w2 .d2=w3 d3
0 .490×0 .372N .m+0 .490×0 .551N .m=0.960×0 .441N .m
0 .18228N .m+0 .26999N .m=0 .43218N .m
0 .45227N .m=0 .43218N .m
Hallando la desviación:
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d=F1−F 2F
F1=0 .45227N .m
F2=0.43218N .m
F=F1+F22
F=0 .45227+0 .432182
=0 .884452
=0 .442225
⇒d=0 .45227−0.432180.442225
=0 .0454290 .442225
=0.045429
d. Verifique si se cumple la segunda condición de equilibrio. ¿Cuál será la
desviación relativa? ¿A qué atribuye estas desviaciones observadas?
En este caso no cumple la segunda condición de equilibrio y se obtuvo una desviación
de d=0 .023148148
La posible fuente fue al no percatarnos si la barra estuvo horizontal para concluir que
dicha barra estuvo en equilibrio.
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6. CONCLUSIONES
En conclusión la ley de Hooke no se cumple con total exactitud en los experimentos,
debido a varios factores como errores en los cálculos de las magnitudes, etc.
Llegando ala conclusión que la ley de hooke solo se cumple para resortes ideales.
Lo mismo sucede con la primera condición de equilibrio se cumple en teoría, pero en
la práctica presenta cierta desviación debido a los errores que se cometen a lo largo de
la experiencia.
Generalizando muchos leyes solo se cumplen en teoría, utilizando materiales ideales,
pero no se cumple en la experimentación, como y dijimos por diversos factores, pero
el resultado ya se acerca a los de las leyes físicas.
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7. BIBLIOGRAFÍA
GIANBERNARDINO, V Teoría de errores.
GOLDEMBERG, J. “Física General y Experimental”, Vol. I y II
BEER - JONSTHON “Mecánica de materiales”. Edit. McGraw Hill. Col.1993
TIPLER, P “Física”, Vol. I. Edit. Reverté. España 1994.
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