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UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER INFORME DE LABORATORIO DE FÍSICA

IDENTIFICACIÓN PRÁCTICA N°: NOMBRE DE LA PRÁCTICA: Fuerzas Coplanares INTEGRANTES NOMBRE: Jorge Eduardo Orduz Ortiz

FECHA: 16 / 10 / 20 CÓDIGO:1005333994

NOMBRE: Tomas Fernando Gómez Quintero

CÓDIGO: 1005149545

NOMBRE: Sebastián Barrera Gelvez PROGRAMA: Tecnología En Operación y Mantenimiento Electromecánico

CÓDIGO: 1005151368 GRUPO: A-253

Sub grupo: 2

DOCENTE: Luis Jairo Salazar

RESUMEN En el presente informe se exponen los resultados y las conclusiones de la práctica. En todos los fenómenos físicos los vectores juegan un papel importante ya que ayudan a explicar los mismos, estos se representan por medio de flechas las cuales tienen dirección, magnitud y sentido. Es por esto que se llega al estudio de las fuerzas coplanares las cuales son dos o más fuerzas aplicadas sobre un objeto originando un sistema de fuerzas en el cual existe una resultante que en diversos casos es la que origina los mencionados fenómenos físicos TABLAS DE DATOS Y GRÁFICAS TABLA I FUERZAS [N]

EN FUNCIÓN DE F1

EN FUNCIÓN DE F2

ÁNGULOS [°]

ENSAYO

IZQUIERDA = F1

DERECHA = F2

ABAJO = W

IZQUIERDA = ϴ1

DERECHA = ϴ2

1

3

5

4

90

37

2

4

5

4

77

51

3

5

5

4

66

66

4

5

5

5

60

60

5

5

5

6

53

53

6

5

5

7

46

46

TABLAS DE DATOS Y GRÁFICAS FIGURA I

FIGURA II

TABLA I Ensayo

F1 Exp

F1 Teor

%Err

F2 Exp

F2 Teor

%Err

1 4

3 5

3.0142162 5

-0.47

5 5

5.008542633 5

-0.17 0

TABLA II Ensayo

F2 Exp

F2 Teor

%Err

W Exp

W Teor

%Err

2 5

5 5

5.015120006 5

-0.30 0

4 6

4.055921501 6.018150231

-1.37 -0.30

TABLAS DE DATOS Y GRÁFICAS TABLA III Ensayo

ϴ1 Exp

3 6

66 46

ϴ1 Teor

%Err

W Exp

W Teor

%Err

4 7

EVALUACIÓN Y CÁLCULOS 1. Para la figura 2, plantee las ecuaciones de equilibrio de fuerzas en x y y en términos de F1, F2, θ1, θ2 y W ∑ 𝑭𝒙 = 𝟎 𝟎 = −𝑭𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 ∑ 𝑭𝒙 = 𝟎 𝟎 = 𝑭𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟐 − 𝑾 2. A partir de las ecuaciones obtenidas en el punto 2 y los resultados de la tabla 1, resuelva los siguientes puntos: Para los ensayos 1 y 4, a partir de los valores de W, θ 1 y θ2 calcule los valores de las fuerzas F1 y F2. Halle el error porcentual, tomando como valor teórico el obtenido en sus cálculos y como experimental el registrado en la tabla 1, obtenido en la simulación. Registre sus resultados en la tabla A. ENSAYO I (1) 𝟎 = −𝑭𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 𝐹1 sin 90 = 𝐹2 sin 37 𝐹1 = 𝐹2 sin 37 𝐹1 = (5.008542633) sin 37

𝐹1 = 3.0142162 [𝑁]

𝑭𝟏𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟏𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟏𝑻𝒆𝒐𝒓 3 − 3.0142162 %𝐸𝑟𝑟 = 3.0142162 %𝐸𝑟𝑟 = −0.47

%𝑬𝒓𝒓 =

(2) 𝟎 = 𝑭𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟐 − 𝑾 0 = 𝐹1 cos 90 + 𝐹2 cos 37 − 4

𝟒 𝐜𝐨𝐬 𝟑𝟕 𝐹2 = 5.008542633 [𝑁] 𝑭𝟐 =

𝑭𝟐𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 5 − 5.008542633 %𝐸𝑟𝑟 = × 100% %𝑬𝒓𝒓 =

5.008542633

%𝑬𝒓𝒓 = −𝟎. 𝟏𝟕

EVALUACIÓN Y CÁLCULOS ENSAYO IV (1) 𝟎 = −𝑭𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 𝐹1 sin 60 = 𝐹2 sin 60

𝐹1 = 𝐹2 5 − 𝐹1 cos 60 𝐹1 = cos 60 𝐹1 cos 60 = 5 − 𝐹1 cos 60 2(𝐹1 cos 60) = 5 5 𝐹1 = 2 cos 60 𝑭𝟏 = 𝟓 [𝑵] %𝑬𝒓𝒓 =

𝑭𝟏𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟏𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟏𝑻𝒆𝒐𝒓 %𝑬𝒓𝒓 = 𝟎

(2) 𝟎 = 𝑭𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟐 − 𝑾 0 = 𝐹1 cos 60 + 𝐹2 cos 60 − 5 𝐹2 cos 60 = 5 − 𝐹1 cos 60 5 − 𝐹1 cos 60

𝐹2 =

cos 60 5 − 5 cos 60 𝐹2 = cos 60 𝐹2 = 5 [𝑁]

%𝑬𝒓𝒓 =

𝑭𝟐𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 %𝑬𝒓𝒓 = 𝟎

Para los ensayos 2 y 5, a partir de los valores de F 1, ϴ2 y θ2 calcule los valores de las fuerzas F2 y W. Halle el error porcentual, tomando como valor teórico el obtenido en sus cálculos y como experimental el registrado en la tabla 1, obtenido en la simulación. Registre sus resultados en la tabla B . ENSAYO II (1) 𝟎 = −𝑭𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 𝐹2 𝐬𝐢𝐧 𝜃2 = 𝐹1 sin 𝜃1 𝐹1 sin 𝜃1 𝐹2 = 𝐬𝐢𝐧 𝜃2 4 𝐬𝐢𝐧 77 𝐹2 = 𝐬𝐢𝐧 51 𝐹2 = 5.015120006 [𝑁] 𝑭𝟐𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 5 − 5.015120006 %𝐸𝑟𝑟 = × 100% 5.015120006 %𝐸𝑟𝑟 = −0.30 %𝑬𝒓𝒓 =

(2) 𝟎 = 𝑭𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟐 − 𝑾

𝑊 = 𝐹1 cos 𝜃1 + 𝐹2 cos 𝜃2

𝑊 = 4 cos 77 + (5.015120006) cos 51 𝑊 = 4.055921501 [𝑁]

𝑾𝑬𝒙𝒑 −𝑾𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑾𝑻𝒆𝒐𝒓 4 − 4.055921501 %𝐸𝑟𝑟 = × 100% %𝑬𝒓𝒓 =

4.055921501

%𝐸𝑟𝑟 = −1.37 ENSAYO V (1) 𝟎 = −𝑭𝟏 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝜽𝟐 𝐹1 sin 𝜃1 𝐹2 = 𝐬𝐢𝐧 𝜃2 5 sin 53 𝐹2 = 𝐬𝐢𝐧 53 𝐹2 = 5 [𝑁] 𝑭𝟐𝑬𝒙𝒑 −𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑭𝟐𝑻𝒆𝒐𝒓 5−5 %𝐸𝑟𝑟 = × 100% 5 %𝐸𝑟𝑟 = 0

%𝑬𝒓𝒓 =

(2) 𝟎 = 𝑭𝟏 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟏 + 𝑭𝟐 𝐜𝐨𝐬 𝜽𝟐 − 𝑾

𝑊 = 𝐹1 cos 𝜃1 + 𝐹2 cos 𝜃2 𝑊 = 5 cos 53 + 5 cos 53 𝑊 = 6.018150231 [𝑁]

𝑾𝑬𝒙𝒑 −𝑾𝑻𝒆𝒐𝒓 × 𝟏𝟎𝟎% 𝑾𝑻𝒆𝒐𝒓 6 − 6.018150231 %𝐸𝑟𝑟 = × 100% %𝑬𝒓𝒓 =

6.018150231

%𝐸𝑟𝑟 = −0.30 EVALUACIÓN Y CÁLCULOS Para los ensayos 3 y 6, a parir de los valores de F 1, F2 y θ2 calcule los valores de θ1 y W. Halle el error porcentual, tomando como valor teórico el obtenido en sus cálculos y como experimental el registrado en la tabla 1, obtenido en la simulación. Registre sus resultados en la tabla C. Ver resultados en la Tabla C

OBSERVACIONES 

Después de llevar a cabo la práctica concluimos que por medio de diversos métodos como el experimental, el método analítico y el método del polígono se pueden obtener o calcular las fuerzas que actúan sobre un mismo objeto teniendo en cuenta su magnitud, dirección y sentido



De acuerdo a los conocimientos adquiridos sobre el cálculo de errores determinamos que tanto en la toma de medidas experimentalmente y analíticamente se cometen errores y por esto que fue necesario calcularlos y compararlos con los datos reales para saber por qué no son totalmente exactos.

CONCLUSIONES Un sistema de fuerzas concurrentes es aquel para el cual existe un punto en común para todas las rectas de acción de las fuerzas componentes. La resultante es el elemento más simple al cual puede reducirse un sistema de fuerzas. Se trata de un problema de equivalencia por composición, ya que los dos sistemas (las fuerzas componentes por un lado, y la fuerza resultante, por el otro) producen el mismo efecto sobre un cuerpo. Los vectores juegan un papel importante en este tipo de sistemas. Los ejes de coordenadas, X, Y, se utilizan como sistema de referencia para trazar gráficas. Una recta orientada o eje define un sentido y una dirección. Las rectas paralelas orientadas en el mismo sentido definen la misma dirección, pero si poseen orientaciones opuestas, definen direcciones opuestas. Un vector es una magnitud que se describe con tres características cantidad, dirección y sentido. En algunos textos la cantidad también se le llama magnitud o intensidad. Ejemplo de magnitudes vectoriales son la velocidad, la fuerza, la aceleración, etc. Su representación se realiza mediante una flecha que muestra las tres características

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Sistemas de fuerzas coplanares: http://arquimaster.com.ar/articulos/articulo31.htm TEXTOS SUGERIDOS SERWAY, Raymond. FISICA tomo I. Ed. McGraw Hill. SEARS & ZEMANSKY, FÍSICA UNIVERSITARIA. Volumen 1. Ed. Pearson Education. OHANIAN, Hans; MARKERT, Jhon. Física para ingeniería y ciencias. Volumen 1. Ed. Mc Graw Hill. TEXTOS COMPLEMENTARIOS BEER, Ferdinand. MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS, ESTÁTICA. Ed. Mc Graw Hill. HIBBELER, R.C. MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS, ESTÁTICA. Ed. Pearson Education. TIPLER, A, Física, tomo I y II. HOLLIDAY, R. Física, Parte I