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FUERZAS PARALELAS 1

Natalia Hernández, 2 Paula Sánchez, 3Julian López Ingeniería, universidad de la Salle Bogotá, Colombia [email protected] [email protected] [email protected] Fecha entrega de informe 7/05/2018

RESUMEN Con el siguiente informe describiremos la experiencia adquirida en el laboratorio al poner en práctica lo estudiado teóricamente y mostramos de una forma clara y resumida los métodos utilizados en nuestro experimento de laboratorio. Para iniciar este laboratorio pesamos respectivamente la regla en la balanza que nos proporcionaron. Para las condiciones de equilibrio se dispuso un sistema de fuerzas paralelas, la regla está colgando inicialmente de sus extremos de dos diámetros y se ubicaron 4 fuerzas respectivas colocando un peso correspondiente hasta que se alineo la regla, los dinamómetros nos permitieron medir las reacciones de apoyo; y después se hizo el mismo proceso, pero ahora con 3 fuerzas; los valores que se obtuvieron aquí se registraron en las tablas pertinentes. Aquí se calculó el valor de la suma de las fuerzas y la suma de los momentos con los datos pertinentes. Por último, se colgó la regla de un solo diámetro y se le colgaron 4 fuerzas hasta obtener que la regla quede completamente equilibrada en posición horizontal, se midió la posición del diámetro y este se le llamo Xexp. En las tablas se registraron las magnitudes, posiciones y momentos de los extremos y de las fuerzas respectivas a trabajar y el peso de la regla la cual es w. Palabras claves: magnitud, posición, fuerzas, equilibrio y dinamómetro. ABSTRACT With the following report we will describe the experience acquired in the laboratory by putting into practice what was studied theoretically and we show in a clear and summarized way the methods used in our laboratory experiment. To start this laboratory, we weigh the rule in the scale they gave us, respectively. For the conditions of equilibrium, a system of parallel forces was placed, the rule is initially hanging from its ends of two diameters and 4 respective forces were placed by placing a corresponding weight until the rule was aligned, the dynamometers allowed us to measure the support reactions; and then the same process was done, but now with 3 forces; The values obtained here were recorded in the relevant tables. Here we

calculated the value of the sum of the forces and the sum of the moments with the relevant data. Finally, the rule of a single diameter was hung and 4 forces were hung until the rule was completely balanced in horizontal position, the position of the diameter was measured and this was called Xexp. In the tables were recorded the magnitudes, positions and moments of the ends and the respective forces to work and the weight of the rule which is w. Keywords: magnitude, position, forces, balance and dynamometer.

INTRODUCCIÓN Las fuerzas paralelas son aquellas que actúan sobre un cuerpo rígido con unas líneas de acción en dirección paralela, pudiendo aplicarse en el mismo sentido o en sentido contrario. La resultante de dos o mas fuerzas paralelas tiene un valor igual a la masa de ellas con su línea de acción también paralelas a las fuerzas. Cuando dos fuerzas paralelas de la misma magnitud, pero en sentido contrario, actúan sobre un cuerpo, se produce el llamado par de fuerzas en el que su resultante es igual a cero y su punto de aplicación está en el centro de la línea que une a los puntos de aplicación de las fuerzas de los componentes. Existen dos tipos de fuerzas paralelas: fuerzas paralelas de igual sentido (La resultante de dos fuerzas paralelas de igual sentido es otra fuerza de dirección y sentido iguales a los de las fuerzas dadas y de intensidad igual a la suma de las intensidades de aquéllas) y Fuerzas paralelas de distinto sentido ( La resultante de dos fuerzas paralelas de sentido distinto es otra fuerza paralela a las dadas cuya intensidad es igual a la diferencia de las intensidades de las fuerzas dadas, y su sentido es igual al de la fuerza mayor). El momento de una fuerza, se le da también el nombre de torca, la cual se define como la capacidad que tiene una fuerza para hacer girar un cuerpo. el momento de una fuerza es una magnitud vectorial cuya dirección es perpendicular al plano en que se realiza la rotación del cuerpo y su sentido depende de como se realice esta. Para hacer este laboratorio se levó a cabo los siguientes procedimientos:

METODOLOGÍA

Se colgó una regla de 50 cm con dinamómetros y se determinaron los pesos para cada uno para así lograr el equilibrio.

Se halló el porcentaje de error y también se comprobó la primera ley de newton, en la que habla de que la sumatorias de fuerzas es igual a cero. ⃗ =𝟎 𝚺𝑭

El primero con dos dinamómetros y cuatro fuerzas.

𝑭𝑫𝟏 + 𝑭𝑫𝟐 + 𝑭𝑫𝟑 − 𝑾𝟏 − 𝑾𝟐 − 𝑾𝟑 − 𝑾𝟒 − 𝑾𝒓 = 𝟎

𝜺%𝑭𝒚 = |

|𝑭𝒚↑ | − |𝑭𝒚↓ | | × 𝟏𝟎𝟎 |𝑭𝒚↑ | + |𝑭𝒚↓ | 𝟐 𝚺𝝉 ⃗ =𝟎

𝑭𝑫𝟏 𝑳𝟏 + 𝑭𝑫𝟐 𝑳𝟐 + 𝑭𝑫𝟑 𝑳𝟑 − 𝑾𝟏 𝑿𝟏 − 𝑾𝟐 𝑿𝟐 − 𝑾𝟑 𝑿𝟑 𝟏 − 𝑾 𝟒 𝑿𝟒 − 𝑾 𝑹 = 𝟎 𝟐

𝜺%𝝉 = |

|𝑭𝒕↑ | − |𝑭𝒕↓ | | × 𝟏𝟎𝟎 |𝑭𝒕↑ | + |𝑭𝒕↓ | 𝟐

El segundo con dos dinamómetros y tres fuerzas RESULTADOS

Primera situación.

⃗ =𝟎 𝚺𝑭 3675 + 3450 − 1502,34 − 1475,88 − 1478,82 − 1468,04 − 4911,76 = 0

𝜀%𝐹𝑦 = |

|7125↑ | − |10836,84↓ | | × 100 |7125↑ | + |10836,84↓ | 2

𝜺%𝑭𝒚 = 𝟒𝟏. 𝟑𝟑%

=-3711,84

𝚺𝝉 ⃗ =𝟎

36015 + 0 − 7361,46 − 12249,8 − 9680,94 − 3841,27 − 8760,61 = 0

𝜀%𝜏 = |

=-3711,84

|67228↑ | − |74295,61↓ | | × 100 |67228↑ | + |74295,61↓ | 2 𝜺%𝝉 = 𝟗, 𝟗𝟖%

𝜀%𝜏 = |

|36015↑ | − |41894.08↓ | | × 100 |36015↑ | + |41894.08↓ | 2

𝜺%𝝉 = 𝟏𝟓, 𝟎𝟗%

ANALISIS DE RESULTADOS En este laboratorio se tenía planeado hacer un tercer experimento, el que consistía en cuatro fuerzas y un dinamómetro que encontrara el equilibrio. Desafortunadamente después de varios intentos, no se logró el experimento y ya no quedaba tiempo.

Segunda situación

CONCLUSIONES

⃗ =𝟎 𝚺𝑭



Es importante determinar hacia donde actúan realmente las fuerzas y torque en cada caso para poder analizar y calcular la sumatoria de estos de manera óptima y obtener un porcentaje de error lo más mínimo posible.



Se comprobaron las condiciones de equilibro de la regla. Teóricamente la sumatoria de fuerzas y torques debe tener un resultado de 0. Experimentalmente, esta suma, tiene un valor aproximado a cero; por lo cual se obtuvo un porcentaje de error mínimo y poco considerable, lo que permite establecer una alta confiabilidad en los datos obtenidos durante la práctica.



Para encontrar el punto de equilibrio del cuerpo (regla), fue necesario tener en cuenta, que el dinamómetro debe estar perpendicular a la regla, o estar lo más cerca de un ángulo de 90°.



Las fuerzas paralelas que actuaron sobre la regla son sistemas de fuerzas cuyas rectas de acción son paralelas, con iguales o distintos sentidos y dirección BIBLOGRAFIA

8330 + 6860 − 1502,34 − 5398,82 − 4900 − 5409,6 = 0 = −𝟐𝟎𝟐𝟎, 𝟕𝟔

𝜀%𝐹𝑦 = |

|15190↑ | − |17210,76↓ | | × 100 |15190↑ | + |17210,76↓ | 2 𝜺%𝑭𝒚 = 𝟐𝟔, 𝟒%

𝚺𝝉 ⃗ =𝟎 67228 − 7361,41 − 41516,92 − 15680 − 9737,28 =0 = 𝟕𝟎𝟒𝟒, 𝟑𝟗

1Guía

de Prácticas. Laboratorio de Física Mecánica y Fluidos. Ingenierías. Facultad de Ciencias Básicas. Universidad de La Salle.