MÁQUINAS SIMPLES PDF

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Summary

Estudiar sistemas en equilibrio estático traslacional y rotacional.
Calcular la ventaja mecánica para diferentes sistemas de poleas y
palancas.
Recordar el método de estimación de la incertidumbre en las
mediciones directas que se van a realizar....

Description

Universidad Tecnológica de Pereira

NOTA:

Departamento de Física Laboratorio de Física I

INFORME N° 8

CICLO DE PRÁCTICAS EXPERIMENTALES

MAQUINAS SIMPLES

Resumen Inicialmente se procedió a tomar las diferentes masas utilizadas en el montaje de los sistemas de poleas, también se pesaron las diferentes poleas, y se calcularon sus respectivas incertidumbres. Luego de tener el montaje de los tres sistemas de poleas, y con la ayuda de un dinamómetro se midieron las fuerzas ejercidas por cada una de las masas sobre las maquinas. Los datos obtenidos fueron registrados en la tabla 2. Posteriormente se realizó el montaje de los diferentes géneros de palancas contenidos en la guía número 8. Se tomó una masa mayor a 100 g, el brazo de palanca (dinamómetro) y el brazo de carga fueron posicionados a diferentes distancias del punto de apoyo conforme se establece en la guía. Las distancias anteriormente mencionadas fueron medidas para calcular la ventaja mecánica. También se midieron las fuerzas que se dieron como consecuencia de las cargas, expresadas con su respectiva incertidumbre; estos datos fueron necesarios para hallar la eficiencia y la ventaja mecánica del sistema de palancas. Integrantes del Equipo de Trabajo Nº Integrantes Vanessa Durango Valencia Edwin Andrés Pinzón Restrepo Luis Ángel Montoya Suarez

Cédula 1087 554 563 1088 283 906 10281774

Semestre: I - 2012 Profesor: Ing. EDDIE LIVINGTON SEGURA CABEZAS Fecha: 07/07/2012

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Fecha entregado Entrega puntual: _____

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Fecha corregido

Fecha revisado

FUNDAMENTO TEÓRICO

Incertidumbre tipo B: Es el método de evaluación de la incertidumbre por medios distintos al análisis estadístico de una serie de observaciones. Incertidumbre tipo B por especificaciones: Está determinada por la tolerancia del equipo de medición, la cual viene dada por el fabricante del mismo. uB 1 =

ESPECIFICACIONES √3

Incertidumbre tipo B por resoluciones: Está relacionada a la resolución que tenga el equipo de medición. Digitales: RESOLUCION uB 2 = 2√ 3 Incertidumbre estándar combinada: Es la raíz cuadrada de la suma de las incertidumbres anteriormente mencionadas. u u u 2 2 (¿¿ B1) +(¿ ¿ B 2 ) (¿¿ a)2 +¿ ¿ uc = √ ¿ Incertidumbre expandida: Es la multiplicación del factor de cobertura (k) por la incertidumbre combinada. k=1,96 U E=k∗uc

Expresión adecuada del valor medio con su incertidumbre expandida:

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y ) Y=y±U¿ Esta ecuación se utilizó para hallar la ventaja mecánica, con la cual se describe la capacidad de una máquina para mover una carga.

VM = Ventaja mecánica T = Fuerza ejercida por la máquina. F = Fuerza que se le aplica a la máquina.

T =mg

Como la fuerza ejercida es la masa, este se debe multiplicar por la gravedad = 9,8 m/s2 La siguiente ecuación fue utilizada para determinar la eficiencia, es decir, para evaluar que tan cerca esta una maquina real de ser ideal. Esta eficiencia es definida como la razón entre el trabajo útil producido y el trabajo suministrado.

Con esta ecuación se calcula la ventaja mecánica para los tres tipos de palanca, la cual es igual a la eficiencia (ecuación anterior) multiplicada por la razón entre el brazo de palanca efectivo (es la distancia perpendicular entre el punto de apoyo (A) y la línea de acción de la fuerza externa (F)) y el brazo de carga efectivo (es la distancia entre el punto de apoyo (A) y la línea de acción de la fuerza resistente (carga)).

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RESULTADOS EXPERIMENTALES

En la siguiente tabla se encuentran registrados los respectivos pesos de cada una de las poleas, al igual que de cada una de las masas.

Tabla 1. Se procedió a hacer el montaje de los tres sistemas de poleas, y con la ayuda de un dinamómetro se midieron las fuerzas ejercidas por cada una de las masas sobre las maquinas. Los datos obtenidos fueron registrados en la siguiente tabla.

Tabla 2. Se procedió a realizar el montaje de los diferentes tipos de palancas, (para cada uno de los géneros se determinó la distancia en cm del brazo de carga y del brazo de palanca y por último la fuerza resultante.

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Tabla 3.

Tabla 4.

Tabla 5.

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PROCESAMIENTO DE DATOS EXPERIMENTALES

-La siguiente tabla muestra el cálculo de las diferentes incertidumbres tomadas para cada una de las masas que se colgaron en cada uno de los sistemas de poleas.

Tabla 6. Cálculo de incertidumbre de las masas. -Esta tabla muestra el cálculo de las diferentes incertidumbres tomadas para cada una de las masas de las poleas utilizadas en los montajes.

Tabla 7. Cálculo de incertidumbre de las poleas. -Estas tres tablas siguientes muestran el cálculo de las diferentes incertidumbres tomadas para las fuerzas ejercidas por cada una de las masas sobre los tres sistemas de poleas.

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Tabla 8. Cálculo de incertidumbre de las fuerzas.

-Se utilizó el dinamómetro para medir la fuerza externa que actuaba sobre cada sistema implementado. La siguiente tabla muestra la incertidumbre expandida de cada una de las fuerzas contenidas en cada género.

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Tabla 9. Cálculo de incertidumbre expandida de la medida de la fuerza. 4

ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

1. Calcule la ventaja mecánica para cada uno de los ensayos realizados con cada arreglo experimental tanto para el sistema de poleas como de palancas.

VM = Ventaja mecánica T = Fuerza ejercida por la máquina. F = Fuerza que se le aplica a la máquina.

T =mg

Como la fuerza ejercida es la masa, este se debe multiplicar por la gravedad = 9,8 m/s2

Notamos que T es mayor que F. Tabla 10. Tabla de la multiplicación de la masa por la gravedad.

-Aplicando la formula de la VM anteriormente descrita se determinó la ventaja mecánica de cada una de las fuerzas:

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Tabla 11. Tabla de la VM de las fuerzas de las poleas. Aplicando las siguientes fórmulas se determinó la VM de los géneros del sistema de palancas:

Tenemos: Para el cálculo de eficiencia se dividió el trabajo útil producido en este caso: el valor de la masa 5, T= 1.463 N (Aplicable para todos los géneros) entre el valor de cada fuerza: Ejemplo: Palanca de primer género #1: 1.463/1.40= 1.05 N Para el cálculo de la VM se multiplicó el resultado de la eficiencia por la división entre el (BRAZO DE PALANCA Y EL BRAZO DE CARGA): Ejemplo: Palanca de primer género #2: e= 1.39

(Brazo de Palanca efectivo/Brazo de carga efectivo)= 1.29

=1.39*1.29 = 1.80

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2. Analice en términos del concepto de torque la influencia de la distancia de la carga respecto al punto de apoyo. Se puede concluir que a medida que la carga se acerque en mayor proporción al punto de apoyo, se logra una reducción en la fuerza aplicada para mover la carga por parte del ser humano, es decir, entre más cerca esté la carga al punto de apoyo, al ser humano le va a quedar más fácil realizar la labor. 5

CONCLUSIONES

1. ¿Depende la ventaja mecánica de un sistema de poleas de la masa que se cuelgue de ellas? No, básicamente depende del número de poleas que se implementen en la instalación o montaje del sistema, ya que si se tiene un sistema sofisticado y completo de poleas, el mismo permitirá levantar una gran carga, sin necesidad de ejercer mucha fuerza; otro factor que puede influir es el rozamiento entre la cuerda y cada una de las poleas. 2. Diseñe un sistema de poleas para obtener una ventaja mecánica de 6. Si se tiene:

T =mg

T = 4,21 N

Masa (kg) = 0,43

Tenemos que la VM = 6

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y una fuerza igual a: 0,70 N

3. Consulte aplicaciones de sistemas de poleas en la vida cotidiana.      

En los campos rurales en donde no llega el servicio de agua potable, una de las maneras de conseguir agua es mediante aljibes para subir el agua sin necesidad de mucho esfuerzo. Para transportar mercancías en las riberas de los ríos y no poseen puentes, acuden a las garruchas, cuyo componente principal son las poleas. para el montaje de la carpa de los circos se hizo una polea en el mástil principal y con esta se levanta la misma. Las poleas son muy utilizadas en el montaje de los accesorios para las cortinas en los hogares. perillas para el cambio de dial en los radio transistores antiguos. Un gran uso de las poleas es en los gimnasios en donde se levantan cargas mediante este concepto.

4. ¿Influye la posición de la carga respecto al punto de apoyo en la ventaja mecánica de las palancas? Si influye dado que en la medida en que más cerca se encuentre la carga al punto de apoyo, la fuerza ejercida para levantarla va a ser menor.

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SUGERENCIAS

“NOTA: No hay sugerencias que aportar”

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS -

CRISTI, IGNACIO. “sobre palancas, poleas y garruchas”. Santiago de chile. Agosto 2003. http://casanchi.com/fis/05_palancas.pdf

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MARIA. “Física 11”. Máquinas simples. Lunes, 13 de abril de 2009. http://iegonzalo-fisica11mariaavila.blogspot.com/2009/04/maquinas-simples.html

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CEJAROSU. “Polipasto”. Mecaneso. 2005. http://concurso.cnice.mec.es/cnice2006/material107/mecanismos/mec_polipasto. htm

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