Mesa de fuerzas - Laboratorio de física PDF

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Laboratorio de física...

Description

Objetivos. •

Visualizar las fuerzas como vectores, que poseen una magnitud y dirección.

•

Determinar la fuerza necesaria para equilibrar un cuerpo que se encuentra bajo la acción de otras fuerzas.

•

Describir las fórmulas y teoría detrás de las mediciones

Resumen. En esta práctica manejamos la mesa de fuerzas con pesas para encontrar un equilibrio, primero entre dos pesas tomando en cuenta el ángulo, después entre tres y al final entre cuatro. Empleamos las leyes de Newton para sacar nuestros cálculos y al final registramos todo en la tabla.

2. Marco teórico o introducción. La mesa de fuerzas es un instrumento didáctico que permite realizar las fuerzas sobre el anillo mediante cuerdas que pasan por una polea debajo fricción y sostienen pesos en sus extremos.

De esta manera podemos conocer la magnitud de las fuerzas midiendo pesos. Además, el instrumento cuenta con una graduación de su circunferencia que permite medir ángulos y definir la dirección de las fuerzas. El propósito más general de esta experiencia es verificar que las fuerzas Deben ser tratadas Como vectores. Cuando las fuerzas hacen que el sistema se encuentre en equilibrio, se permite corroborar la primera ley de Newton que afirma que todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él. Debido a que el cambio de ángulo de alguna de las fuerzas implicará el cambio de estado del aro central, dejando de estar en equilibrio el sistema. Las fuerzas son vectores, es decir, que se suman de acuerdo con las leyes de la adición vectorial. Interpretando gráficamente, el punto inicial del segundo vector se desplaza. El primer concepto que maneja Newton es el de masa, que identifica con "cantidad de materia". Newton asume a continuación que la cantidad de movimiento es el resultado del producto de la masa por la velocidad. En tercer lugar, precisa la importancia de distinguir entre lo absoluto y relativo siempre que se hable de tiempo, espacio, lugar o movimiento. En este sentido, Newton, que entiende el movimiento como una traslación de un cuerpo de un lugar a otro, para llegar al movimiento absoluto y verdadero de un cuerpo compone el movimiento (relativo) de ese cuerpo en el lugar (relativo) en que se lo considera, con el movimiento (relativo) del lugar mismo en otro lugar en el que esté situado, y así sucesivamente, paso a paso, hasta llegar a un lugar inmóvil , es decir, al sistema de referencias de los movimientos absolutos.

3.

Esquema del experimento, material utilizado e imágenes in situ.

Materiales − Hilaza pesas, ganchos Equipos

− Mesa de fuerzas.

Figura 1.- Pesas.

Figura 2.- Mesa de fuerzas.

4. Procedimiento. Paso 1. Colocar un anillo con hilaza en el centro de la mesa. Paso 2. Utilizar los ganchos para cargar las pesas en diferentes direcciones; registrar resultados.

Paso 3. Jugar con las direcciones de las fuerzas y registrar los resultados

5. Tabla de datos. Caso

Fuerza(vector)

Resultante (Magnitud y dirección)

Primero

F1 = 0.300 kg, θ1 = 40° F2 = 0.400 kg, θ2 = 80°

R =0.300 kg θ = 20°

Segundo

F1 = 0.300 kg, θ1 = 40° F2 = 0.400 kg, θ2 = 80° F3 = 0.500 kg, θ3 = 120°

R =0.300 kg θ = 20°

Tercer

F1 = 0.300 kg, θ1 = 40° F2 = 0.400 kg, θ2 = 80° F3 = 0.500 kg, θ3 = 120° F4 = 0.600 kg, θ4 = 160°

R =0.300 kg θ = 20°

6. Análisis, discusión de resultados y gráficas. En esta práctica compartimos resultados con los otros equipos para poder comparar y notar que al final para equilibrar una fuerza necesitamos tomar en cuenta el ángulo en la que es colocada, tanto como la fricción del entorno de donde pendían las pesas.

Al igual que para perder el equilibrio ocupamos una fuerza mucho mayor a la que ya se encuentra en reposo, porque implica un esfuerzo extra. En este caso pusimos dos vectores de fuerza uno en 0° con una fuerza de 0.05kg y otro en 180° con la misma fuerza. Tomando en cuenta la fuerza de fricción, el vector resultante lograron romper el 0.165kg, 180° balance cuando uno de los vectores tuvo una magnitud de 0.165kg. No teníamos el coeficiente de fricción, pero es claro que la Fk (fuerza de fricción) era bastante fuerte.

Segundo Caso

0.050 kg, 0°

0.05kg, 60°

0.05kg, 0°

0.245kg, 220°

Tercer caso 0.040kg, 120°

0.350kg, 60°

0.070kg, 0°

1.0kg, 240°

7. Conclusión. Con la mesa de fuerzas pudimos darnos cuenta de que para contrarrestar una fuerza se necesita una en sentido opuesto con mayor peso, a través de pruebas al azar obtuvimos los resultados. También tomamos en cuenta la fricción de la hilaza en la mesa de madera e intentamos disminuirla colocando un trozo de papel entre la mesa y la hilaza, pero nos dimos cuenta de que esto solo hizo que está aumentara así que optamos por quitar la hoja. Al final conseguimos el objetivo de la práctica al lograr el equilibrio y la diferencia de fuerzas.

Bibliografía  

Mesa de fuerzas. Recuperado de http://fisicaexperimentopiox.blogspot.mx/2015/05/mesas-de-fuerzas.html Leyes de Newton. Recuperado de http://www.profesorenlinea.com.mx/fisica/Leyes_de_Newton.html...