1. ¿En qué circunstancias fuerzas paralelas producen traslación de un objeto? ¿En qué circunstancias producen rotación de un objeto? PDF

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Termodinámica####### EQUILIBRIO ROTACIONAL####### A. COMPETENCIA ESPECÍFICAAplica el concepto de momento de una fuerza en el estudio del equilibriorotacional de una barra rígida para demostrar las condiciones de equilibrio eidentificar en situaciones de la vida diaria.####### B. INFORMACIÓN TEÓRICAU...

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Laboratorio de Física Básica Termodinámica

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EQUILIBRIO ROTACIONAL A.

COMPETENCIA ESPECÍFICA

Aplica el concepto de momento de una fuerza en el estudio del equilibrio rotacional de una barra rígida para demostrar las condiciones de equilibrio e identificar en situaciones de la vida diaria. B.

INFORMACIÓN TEÓRICA

Un cuerpo libre sometido a fuerzas externas no concurrentes tiende a desarrollar un movimiento de rotación, por lo que se dice que el cuerpo no tiene equilibrio rotacional. Una condición necesaria para lograr el equilibrio rotacional es que los momentos de fuerza (o torques) sobre el cuerpo se anulen. El momento de fuerza mide el efecto de rotación de una fuerza sobre un objeto. En la figura 1 se muestra una fuerza F que actúa sobre un cuerpo, el cual puede rotar alrededor de un eje O. Nuestra experiencia diaria nos sugiere que el efecto en la rotación debido a F aumenta con la distancia perpendicular desde O a la línea de acción de la fuerza, b, denominado brazo de fuerza. Por ejemplo, cuando abrimos una puerta, siempre empujamos o jalamos lo más lejos de las bisagras e intentamos conservar la dirección de nuestra fuerza perpendicular a la puerta. Esta experiencia nos sugiere definir una cantidad física,  , conocida como momento de torsión de una fuerza, su unidad en el sistema internacional es N.m y se le expresa por:

τ= F b (1)

En la Figura 1 se observa que

τ= F r senθ

b = r senθ , se puede escribir entonces

, o de manera vectorial: (2)

La dirección se obtiene usando la regla de la mano derecha (Figura 2).

Figura 1

Figura 2

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C.

Materiales y Figura.

● ●

Uso de PC o Laptop Acceso con conexión a internet

Figura 3: Representación esquemática del experimento

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CHAMBILLA CONDORI, GUIDO ING. ELECTRÓNICA HORARIO: 10:40AM-12.20PM PROFESOR (A): JUAN RAMON DIAZ PIZARRO

20132298 17/05/2021

APELLIDOS Y NOMBRES:

CUI:

ESCUELA PROFESIONAL:

FECHA: FIRMA: NOTA:

EQUILIBRIO ROTACIONAL D.

CUESTIONARIO PREVIO

1. ¿En qué circunstancias fuerzas paralelas producen traslación de un objeto? ¿En qué circunstancias producen rotación de un objeto?

Para

que

fuerzas

paralelas

produzcan

traslación

de

un

objeto

es

fundamental que estas tengan el mismo sentido y dirección, o en tal caso que una tenga un módulo mayor que la otra. Las fuerzas paralelas ocacionan rotación cuando las fuerzas están en direcciones opuestas en forma parcial o total, pero no en forma lineal.

2. ¿Cuál o cuáles son las condiciones para que un cuerpo esté en equilibrio rotacional?

Para que un objeto esté en estado de equilibrio debe estar tanto en estado de equilibrio traslacional como rotacional, en que la suma de todas las torsiones equivale a cero. 3. ¿Cómo se determina la dirección del momento de fuerza? Cite un ejemplo. La dirección de un momento es paralela al eje de momento, el cual es perpendicular al plano que contiene la fuerza F, y por su brazo de momento d. Para establecer el sentido se utiliza la regla de la mano derecha.

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4. El sistema de la figura está compuesto por una barra rígida en equilibrio sometida a las fuerzas

y

. Encontrar una expresión para determinar

(O es el eje de giro de la barra). Considerar

∑ F Y =0 T F −T P=0 ∑ τ=0 −T F . L+ T P . X =0 T .X T F= P L

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τF = τP .

en función de

,

y .

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E. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Ingrese al siguiente link: https://po4h36.wixsite.com/laboratoriovirtual/momento-de-la-fuerza Incertidumbre en la medida de la fuerza F (dinamómetro) : ∆F = 0.2 ( cm ) Incertidumbre en la medida de la distancia al eje de giro (regla graduada) : ∆x= ± 0.1 ( cm ) 2. Según le indique su profesor agregue una masa de 360 g al portamasas. Desplace el portamasas cada 2 cm, y con el dinamómetro registre la fuerza F. Realice lo anterior para cada Lectura de la Tabla 1. Nota: ● El simulador no toma en cuenta la masa de la regla graduada, por tanto, en los cálculos no considerar el momento del peso de la regla graduada. Tabla 1: Datos de la experimentación.

m( g )

P=mg ( N ) 0.98 1.96 2.94

0.2

6

100 200 300

8 10

400

3.92

500

4.9

3.2 5.0

Lectura

x ( cm )

1

2

2

4

3 4 5 F.

F( N

)

0.8 1.8

ANÁLISIS DE DATOS

1. Calcule para cada caso, en unidades del sistema internacional el momento de fuerza P y F relativos al extremo izquierdo de la regla y complete la Tabla 2. Tabla 2: Datos calculados Lectura

τF ( Ncm )

τP ( Ncm )

F ( N )

1 2 3 4

0.02 0.04 0.06 0.08

0.04 0.32 1.08 2.56

0.2 0.8 1.8 3.2

5

0.10

5.0

5

2. Con los datos obtenidos de la Tabla 2, grafique F en función de gráfica 1. ¿Qué tipo de gráfica se obtiene?

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τP para obtener la

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G.

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COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN

1. De la gráfica 1 determine la pendiente. ¿Qué unidades tiene según el sistema internacional y cuál es su significado físico? …. ……………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… 2. Calcule la inversa de la pendiente de la gráfica 1 y compárela con la longitud máxima de medida, de la regla graduada utilizada en el simulador. …. ……………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… H. CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………….…………………………… I.

CUESTIONARIO FINAL

1. ¿Se puede calcularse la reacción del eje de giro (extremo izquierdo) sobre la barra? Justifique su respuesta. ….……………………………………………………………………………………………………………

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….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… 2. En este experimento ¿Qué tipo de función obtiene al graficar la fuerza F en función de P?. Justifique su respuesta. ….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… 3. ¿Podría realizarse el experimento con el dinamómetro dirigido hacia abajo? Explique. ….…………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… 4.

Señale 03 aplicaciones del equilibrio rotacional en la vida diaria.

….………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………… ….…………………………………………………………………………………………………………… ….……………………………………………………………………………………………………………

J.

BIBLIOGRAFÍA ADICIONAL Autor

Título

Edición

Año

K. BIBLIOGRAFÍA DE REFERENCIA 1. Guías de Laboratorio de Física Básica, Departamento Académico de Física UNSA, Año 2016. 2. Salvador Hurtado, Laboratorio virtual, 2014, http://labovirtual.blogspot.com/

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