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• Yorman Castillo

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICAS GESTION DEL CONOCIMIENTO

AREA: Física GUIA NUMERO:

3

APRENDIZAJE Y DOCENCIA MANEJO DEL COMPONENTE PRACTICO DIVISION: INGENIERÍA CIVIL ESPACIO ACADEMICO: Física de Materiales TITULO DE LA PRACTICA: Fuerzas reactivas en una viga con carga

VERSION: 01 PAGINA No. 1 de 5

Fuerzas reactivas para una viga cargada y sin carga Parte A. Viga sin carga ¿Cómo se distribuye el peso de un haz sobre sus soportes? Las presiones de carga sobre una viga descargada se determinan con 1. simétrico y 2. suspensión de una viga no simétrica. Información Adicional Los estudiantes deben determinar las presiones de carga en una viga descargado con (1) simétrica y (2) suspensión en una viga no simétrica. Los soportes en la viga han sido reemplazados por la suspensión de bandas de rodadura de modo que las fuerzas se pueden medir mejor con balanzas de resorte. Sugerencia Los estudiantes deben estar seguros de que los bucles en los que se va a colgar el haz siempre se deslizan por los extremos de la viga y se mueven contra los pasadores deseados. Colgar los pasadores en los bucles da como resultado una inclinación de la viga. Materiales Posición 1 2 2 3 4 5 5 6 7 Materiales adicional

Material Soporte de base variable Barra de apoyo con agujero, acero inoxidable, 100 mm Barra de apoyo, dividida en 2 varillas, l = 600 mm Cabeza de para sostener barras Viga o Palanca Balance de resorte, transparente, 1 N o dinamómetro de 1 N Balance de resorte, transparente, 2 N o dinamómetro de 2 N Soporte de muelles para balanzas de muelles transparentes Línea de pescado, en carrete, d = 0,7 mm, 20 m tijeras

cantidad 1 2 3 2 1 1 1 2 30 cm 1

Procedimiento Primero enrosque las varillas de soporte de la hendidura (Fig. 1). Conecte los dos pares de la base de apoyo con la varilla de soporte de 60 cm y apriete las palancas de bloqueo (Fig. 2). Fije las dos barras de soporte de 60 cm en las mitades de la base de soporte, apriételas con los tornillos de fijación (Fig. 3).

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3 Introduzca los soportes de resorte en las varillas cortas (Fig. 4). Fijar la cabeza de proa en la varilla de soporte de 60 cm y sujetar la barra de soporte corta en la cabeza del mandril. Sujete las dos balanzas de resorte en su lugar y ajústelas a cero utilizando el tornillo de ajuste (Fig. 5).

Fig. 4

Fig. 5

Hacer dos bucles fuera de la línea de pescado (longitud de hilo de cada 10 cm), colgarlas en el gancho de las balanzas de resorte (Fig. 6) y deslizarlas sobre los extremos de la viga (Fig. 7).

Fig. 6

Fig. 7

Mueva las dos mitades de la base de modo que ambos bucles en las balanzas de resorte se cuelguen perpendicularmente a la derecha y a la izquierda 10 marcas en la viga. Ajustar las balanzas de resorte con los cabezales para que la viga cuelgue horizontalmente (Fig. 8).

Fig. 8

Análisis de datos • •

Asegúrese de que el haz esté horizontal antes de cada medición. Deslice los bucles de los extremos externos a los pasadores de marcado que está utilizando.

•

Ajuste las mitades de la base de soporte de forma que las balanzas de resorte y los bucles sean perpendiculares (Fig. 9).

Fig. 9 •

Lea ambas balanzas de resorte (dinamómetros) cuando los bucles en ambos lados están en las 10 marcas. Registre las fuerzas F1 y F2 en la Tabla 1. En la figura 10 se muestra cómo nombrar las fuerzas.

Fig. 10 • •

Fig. 11

Mueva los bucles (y las mitades de la base de soporte) uno tras otro a las marcas 6 y 3 (Fig. 11), lea ambas balanzas de resorte (dinamómetros) y registre los valores medidos en la Tabla 1. Determine el peso (fuerza) FB de la viga con el balance de resorte de 2 N (Fig. 12) y registre el valor en el cuadro de entrada de la Tabla 1

Fig. 12 •

Vuelva a colocar la viga en su posición original (marca 10) y ajuste el equilibrio del resorte derecho sucesivamente en las marcas 8, 6, 4, 2 y 0 (Fig. 13). Lea las dos balanzas de resorte en cada ubicación y anote las fuerzas F1 y F2 en la Tabla 2.

Fig. 13

Peso (fuerza) de la viga FB = ___________ N Marca Nº Mizquierda 10 6 3

Mderecha 10 6 3

F1

F2

Ftotal

F1/F2

F2

Ftotal

F1/F2

Tabla 1.

Marca Nº Mizquierda 10 10 10 10 10

Mderecha 8 6 4 2 0

F1

Tabla 2. Análisis de datos 1. Calcular la suma de las fuerzas Ftotal en ambas tablas (tabla 1 y 2) usando Ftotal = F1 + F2 y completar las tablas. 2. Comparar los valores obtenidos para Ftotal con el peso (fuerza) del haz FB. ¿Que notaste?

3. 4. 5. 6.

Calcule la relación F1/F2 para ambas tablas (tabla 1 y 2) y anote los valores resultantes en las tablas. Compare la relación F1/F2 con los números de las divisiones (Mizquierda y Mderecha). ¿Notas algo? ¿Cuál es la importancia de la mitad de la viga? ¿Qué representa físicamente? Dibujar las fuerzas sobre las vigas: o Para la medida (2) en la Tabla 1. o Para la medida (5) en la Tabla 2. 7. En este experimento la viga se cuelga en dos hilos. ¿Cambian las fuerzas o sus direcciones cuando la viga descansa en lugar de dos soportes en las respectivas divisiones?

Parte B. Viga cargada ¿Cuál es el efecto de una carga sobre la presión de carga de una viga? Cargue una viga suspendida horizontalmente con un peso adicional, que se mueve progresivamente de derecha a izquierda. Leer las correspondientes presiones de carga F1 y F2. Información Adicional Después de haber completado sus mediciones en una viga sin carga, los estudiantes deben determinar el efecto de una carga sobre el punto de aplicación una viga. En la evaluación se debe calcular la influencia de una carga en un extremo de las curvas características de la fuerza. Esto debe hacerse con respecto a los experimentos sobre las leyes de las palancas que siguen más adelante. Materiales Posición 1 2 2 3 4 5 6 7 7 8 9 Materiales adicional

Material Soporte de base variable Barra de apoyo con agujero, acero inoxidable, 100 mm Barra de apoyo, dividida en 2 varillas, l = 600 mm Cabeza de para sostener barras Viga o Palanca Soporte de peso para pesas ranuradas, 10 g Peso ranurado, color negro, 10 g Balance de resorte, transparente, 1 N o dinamómetro de 1 N Balance de resorte, transparente, 2 N o dinamómetro de 2 N Soporte de muelles para balanzas de muelles transparentes Línea de pescado, en carrete, d = 0,7 mm, 20 m tijeras

cantidad 1 2 3 2 1 1 1 1 1 2 30 cm 1

Procedimiento Primero enrosque las varillas de soporte de la hendidura (Fig. 1). Conecte los dos pares de la base de apoyo con la varilla de soporte de 60 cm y apriete las palancas de bloqueo (Fig. 2). Fije las dos barras de soporte de 60 cm en las mitades de la base de soporte, apriételas con los tornillos de fijación (Fig. 3).

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3 Introduzca los soportes de resorte en las varillas cortas (Fig. 4). Fijar la cabeza de proa en la varilla de soporte de 60 cm y sujetar la barra de soporte corta en la cabeza del mandril. Sujete las dos balanzas de resorte en su lugar y ajústelas a cero utilizando el tornillo de ajuste (Fig. 5).

Fig. 4

Fig. 5

Coloque dos bucles (longitud de rosca de cada = 10 cm) en los dos orificios exteriores de la viga (Fig. 6). Cuelgue la viga en las balanzas de resorte con los bucles y ajuste las alturas de las balanzas de resorte para que la viga esté horizontal (Fig. 7).

Fig. 6 • • • • •

Fig. 7

Lea las fuerzas F1 y F2 sin carga adicional y anote los valores medidos en la Tabla 1. Cuelgue el soporte de peso con dos piezas de 10 g de masa (m = 30 g) en la marca de 9 de la derecha. Lea las fuerzas F1 y F2 y anótelas en la Tabla 1, también. Cuelgue la masa sucesivamente en las marcas 7, 5, 3, 1 comenzando por la derecha y continúe hacia la izquierda en las marcas 1, 3, 5, 7, 9. Anote los valores respectivos de F1 y F2 en la Tabla 1.

Fig. 8 Determine el peso de la viga (fuerza) FB y registre su valor sobre la Tabla 1.

Fig. 8

Marca Nº Fuerza sin masa, F0 9derecha 5derecha 7derecha 3derecha 1derecha 1izquierda 3izquierda 5izquierda 7izquierda 9izquierda

Peso (fuerza) de la viga: FB:__________N Peso (fuerza) de la masa: Fg:_________N F1 F2

Ftotal

Tabla 1. Análisis de datos • • • •

Utilizando los valores medidos se calcula la suma de las fuerzas de carga, Ftotal = F1 + F2 y complete la Tabla 1. Comparar Ftotal Con el peso (fuerzas) FB y Fg. ¿Cuál es el resultado de su comparación? ¿Cómo se puede explicar la correlación entre las fuerzas de carga determinadas y el punto de impacto de la masa? ¿Cuál es el papel del centro de gravedad de la viga en esta correlación? Vea el gráfico en la página Resultados. El gráfico es el gráfico de los valores medidos de F1 y F2 como una función sobre la posición de la masa.