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COMPOSICION DE FUERZAS CONCURRENTES

FISICA EXPERIMENTAL I

1. OBJETIVO  Comprobar las condiciones de equilibrio de un sistema de fuerzas concurrentes.  Observar la relación vectorial un sistema equilibrado de fuerzas concurrentes en un plano.  Verificar el resultado por el método del paralelogramo y por el cálculo basado en las coordenadas rectangulares.

2. FUNDAMENTO TEORICO Cuando se desee solucionar problemas de estática, se deberá mencionar siempre a las fuerzas que intervienen en el sistema. Una fuerza es un vector, por lo tanto tiene magnitud, dirección, sentido y un punto de aplicación. Para un caso particular de la suma de dos fuerzas tenemos: R = F1 + F2 Mediante el método analítico para la suma de dos fuerzas, el modulo de la resultante R viene dado por: R 2 = F1 + F2 + 2 F1 F2 cos α ……. (1) 2

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Si un conjunto de fuerzas esta actuando sobre un cuerpo, produciéndole un equilibrio trasnacional entonces el vector resultante de todo ese conjunto de fuerzas es cero:

∑F = 0

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Una situación de tres fuerzas concurrentes y coplanares en donde todas las fuerzas están actuando en un mismo punto ocurre que: F1 + F2 + F3 = 0

3. MATERIALES SOPORTE UNIVERSAL

PESAS DE 50g, 100g, 200g, 500g.

POLEAS

CUERDAS

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BALDECITOS

BALANZA

TRANSPORTADOR

PAPEL BLANCO O CARTULINA

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4. PROCEDIMIENTO 1. Realice el montaje de la figura.

2. Coloque los baldecitos, pesas hasta lograr el equilibrio del sistema.

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3. En el centro de la hoja de papel blanco, dibuje un punto, coloque el papel detrás de las tres cuerdas de manera que el punto coincida con la unión de las tres cuerdas. Marque con puntos las posiciones donde las cuerdas pasan por el borde del papel.

4. Retire el papel, y trace con el lápiz y regla, las tres rectas a partir del punto de intersección.

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5. Coloque nuevamente el papel tras del sistema, para verificar si el trazo de las líneas son correctas. De no ser así corregir con precisión.

6. Analice el papel, coloque en cada línea el valor de cada fuerza (en Newton), las cuales deberán obtenerse a partir de los pesos de los cuerpos contenidos en los baldecitos.

7. Mida los ángulos.

8. Realice el mismo procedimiento para otras dos experiencias más.

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5. CUESTIONARIO 1. Exprese en un cuadro los valores experimentalmente y los obtenidos teóricamente

obtenidos

EXPERIMENTO I

𝜶𝜶𝟎𝟎

100 gr

90 45

100 gr

0

45

0

0

150 gr

EXPERIMENTO II

𝜶𝜶𝟎𝟎

300 gr

400 gr

770 53

0

500

500 gr Toribio Córdova / Job Abanto / Juan Aquino

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EXPERIMENTO III

𝜶𝜶𝟎𝟎

200 Kg 74 70

0

0

36

220 Kg

0

340 Kg

Valores Obtenidos en laboratorio: # de experimento

Peso del cuerpo A

Peso del cuerpo B

Peso del cuerpo C

Angulo α

I

100 gr.

100 gr.

200 gr.

900

II

300 gr.

400 gr.

500 gr.

770

II

200 gr.

220 gr.

3400 gr.

740

LEYENDA:

B

𝜶𝜶𝟎𝟎

A

C

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Valores Obtenidos teóricamente: # de experimento

Angulo entre A y B “α”

Angulo entre B y C “β”

Angulo entre C y A “θ”

I

900

1800

1800

II

770

1430

1400

III

740

1600

1260

𝜶𝜶𝟎𝟎

LEYENDA: B

𝜷𝟎𝟎

𝜽𝟎𝟎

A

C

2. Con los datos obtenidos experimentalmente, compruebe la ecuación (1). Para ello deberá considerar a uno de los pesos como la resultante del sistema PARA I Método del paralelogramo

𝐹𝑐 = �1002 + 1002

𝐹𝑐 = 141.42 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠.

⇒ 𝐹𝑐 = 141

Se ha cometido un erro de 9 gramos. Ello debido a fallas ya sea en la posición del ángulo o a la hora de realizar el experimento.

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PARA II Método del paralelogramo

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𝐹𝑐 = �3002 + 4002 + 2.300.400. 𝑐𝑜𝑠77º 𝐹𝑐 = 492,5 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠. ⇒ 𝐹𝑐 = 492,5𝑔

Se ha cometido un erro de 7,5 gramos. Ello debido a fallas ya sea en la posición del ángulo o a la hora de realizar el experimento.

PARA III Método del paralelogramo

𝐹𝑐 = �2002 + 2202 + 2.200.220. 𝑐𝑜𝑠74 𝐹𝑐 = 336,21 𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠. ⇒ 𝐹𝑐 = 336 𝑔

Se ha cometido un erro de 4 gramos. Ello debido a fallas ya sea en la posición del ángulo o a la hora de realizar el experimento.

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3. Exprese los errores porcentuales experimentales en relación a los resultados teóricos.

PARA I Fc (real) = 150 g. y Fc (teorico) = 141g.

Ea (error absoluto) = 150 − 141 = 9 gramos en exceso Er (error relativo) =

9 = 0,06 150

Ep (error porcentual) = 0,06 × 100% = 6% PARA II Fc (real) = 500 g. y Fc (teorico) = 492,5 g. Ea (error absoluto) = 7,5 g. Er (error relativo) =

7,5 = 0,015 500

Ep (error porcentual) = 0,015 × 100% = 1,5% PARA III Fc (real) = 336g. y Fc (teorico) = 340 g. Ea (error absoluto) = 4 g. Er (error relativo) =

4 = 0,012 336

Ep (error porcentual) = 0,012 × 100% = 1,2%

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4. Cuáles cree que han sido las posibles fuentes de error en su experimento

Las frecuentes fuentes de error que se han encontrado en esta experiencia son: •

La fricción entre las cuerdas y las poleas: los cuales impedían encontrar un equilibrio preciso.

•

Dibujar las fuerzas: fue un error frecuente puesto que para dibujar teníamos que poner un papel y calcar las fuerzas pero al hacerlo se generaban algunas fallas.

•

La medición del ángulo: ya que al calcar las líneas de fuerza las poleas solían deslizarse provocando así una variación en los ángulos.

•

Los baldecitos: en nuestro experimento no consideramos el peso de estos para así tener más comodidad a la hora de darle solución a los problemas.

•

En cuanto a las medidas: aquí encontramos la aproximación y redondeos que se le hizo a los ángulos, puesto que por comodidad se trabajo con números naturales.

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