Práctica de laboratorio N°05 segunda condición de equilibrio PDF

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Warning: TT: undefined function: 32FISICA DE LOS CUERPOS RÍGIDOSDOCENTEMACO SANTAMARÍA HENRY ARMANDOLABORATORIO VIRTUAL N°ESCUELA PROFESIONAL DEING. MECANICA ELECTRICAFECHA DE REALIZACION15/06/➢ ALARCON FLORES JUAN DIEGO➢ RODRIGUEZ SOTO JUAN PETTER➢ GUEVARA DAVILA CESAR➢ GODOS UCHOFEN ALESSANDRA➢ GU...

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FISICA DE LOS CUERPOS RÍGIDOS DOCENTE MACO SANTAMARÍA HENRY ARMANDO

LABORATORIO VIRTUAL N°5

➢ ALARCON FLORES JUAN DIEGO

ESCUELA PROFESIONAL DE ING. MECANICA ELECTRICA

➢ RODRIGUEZ SOTO JUAN PETTER ➢ GUEVARA DAVILA CESAR ➢ GODOS UCHOFEN ALESSANDRA ➢ GUZMAN ASAN JOSEPH

FECHA DE REALIZACION 15/06/2020

I. RESUMEN OBJETIVOS: ➢ Comprobar experimental, gráfica y analíticamente la Segunda Condición de Equilibrio. En este laboratorio virtual estaremos experimentando la segunda condición de equilibrio con diferentes masas dadas por el simulador. Comprobaremos teóricamente los datos obtenidos experimentalmente, hallando los momentos de casa fuerza, para poder aplicar la condición.

II. MARCO TEÓRICO ➢ El torque de la fuerza produce un giro. El Torque no es lo mismo que la fuerza. ➢ Si quieres que un objeto se desplace le aplicas una fuerza, la fuerza tiende a acelerar a los objetos. Si quieres que un cuerpo rígido gire le aplicas un torque. ➢ El torque produce un giro o rotación. ➢ La magnitud de MO es: 𝑀𝑜 = 𝐹. 𝑑

(1)

➢ La magnitud del momento es directamente proporcional a la magnitud de F y a la distancia perpendicular o brazo de momento d.

➢ Por

convención se considera el torque positivo si el giro es antihorario y negativo, si el giro es horario.

➢ La unidad de medida del torque en el SI es el N.m ➢ 2º Condición de equilibrio Σ𝑀𝑜 = 0 (𝐸𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛)

III. PROCEDIMIENTO Y TOMA DE DATOS 1. Ingresa a la siguiente dirección del Simulador virtual de Física: https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_es_PE.html

o

2. Selecciona la opción Introducción: Laboratorio de equilibrio

3. Active en el simulador las opciones: Etiquetas de las masas, fuerzas de objetos, nivel y marcas.

4. En el extremo izquierdo de la barra coloque la masa de 5kg, y en el extremo derecho ubique una masa diferente tal que se logre el equilibrio.

5. Repetir el paso anterior para cada una de las masas de 10kg, 15kg y 20kg. a)

b)

c)

6. En el extremo izquierdo ubique las masas de 5kg y 10kg en diferentes posiciones y en el extremo derecho ubique 2 masas diferentes tal que se logre el equilibrio. (realice 3 experiencias diferentes) a)

b)

c)

7. En el extremo izquierdo ubique las masas de 5kg, 10kg y 15kg en diferentes posiciones y en el extremo derecho ubique 3 masas diferentes tal que se logre el equilibrio. (realice 3 experiencias diferentes) a)

b)

c)

8. En el extremo izquierdo ubique las masas de 5kg, 10kg, 15kg y 20kg en diferentes posiciones y en el extremo derecho ubique 4 masas diferentes tal que se logre el equilibrio. (realice 2 experiencias diferentes) a)

b)

IV.

RESULTUDOS

En las tablas 4 y 5 obtuvimos: Grafica 1: 𝑀𝑜 = 392 𝑁. 𝑚 Grafica 2: 𝑀𝑜 = 588 𝑁. 𝑚 Grafica 3: 𝑀𝑜 = 1176 𝑁. 𝑚 Grafica 4: 𝑀𝑜 = 784 𝑁. 𝑚 Los siguientes resultados se dará en el desarrollo del cuestionario:

V.

CUESTIONARIO 1. Referente a los pasos: 4) y 5) halle el momento de cada una de las fuerzas que actúan alrededor del punto “o” articulación de la barra e indique el sentido que tiene cada uno de los momentos de las fuerzas actuantes.

Mi=F*d Mi=5*9.8*8 Mi=392N.m Antihorario Mi=F*d Mi=10*9.8*6 Mi=588N.m

Md=-F*d Md=-10*9.8*4 Md=-392N.m Horario Md=-F*d Md=-10*9.8*6 Md=-588N.m

Antihorario

Horario

Mi=F*d Mi=15*9.8*8 Mi=1176N.m

Md=-F*d Md=-15*9.8*8 Md=-1176N.m

Antihorario Mi=F*d Mi=20*9.8*4 Mi=784N.m Antihorario

Horario Md=-F*d Md=-20*9.8*4 Md=-784N.m Horario

2. Para los pasos: 6), 7) y 8) realice un gráfico para cada experiencia, donde se representen las fuerzas que actúan sobre la barra y aplique la ecuación: ∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 6.

a)

5kg

10kg

2m

0

5m

5kg

15kg

3m

5m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (5 ∗ 9.8) ∗ 7 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 − (15 ∗ 9.8) ∗ 3 − (5 ∗ 9.8) ∗ 8 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜) 5kg

b)

10kg

2m

5kg 10kg

0

5m

5m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (5 ∗ 9.8) ∗ 7 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 − (5 ∗ 9.8) ∗ 5 − (10 ∗ 9.8) ∗ 6 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

1m

c)

5kg

10kg

2m

10kg

0

5m

15kg

1m

4m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (5 ∗ 9.8) ∗ 7 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 − (10 ∗ 9.8) ∗ 1 − (15 ∗ 9.8) ∗ 5 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

7.

a) 5kg

10kg 15kg

2m

2m

0

5kg 20kg

3m

10kg

3m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (15 ∗ 9.8) ∗ 3 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 + (5 ∗ 9.8) ∗ 7 − (5 ∗ 9.8) ∗ 2 − (20 ∗ 9.8) ∗ 3 − (10 ∗ 9.8) ∗ 6 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

b) 5kg

10kg 15kg

2m

2m

3m

0

15kg

3m

5kg 0kg

2m 1m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (15 ∗ 9.8) ∗ 3 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 + (5 ∗ 9.8) ∗ 7 − (15 ∗ 9.8) ∗ 3 − (5 ∗ 9.8) ∗ 5 − (10 ∗ 9.8) ∗ 6 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

c) 5kg

10kg 15kg

2m

2m

20kg 5kg 10kg

0

3m

3m 1m

1m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (15 ∗ 9.8) ∗ 3 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 + (5 ∗ 9.8) ∗ 7 − (20 ∗ 9.8) ∗ 3 − (5 ∗ 9.8) ∗ 4 − (10 ∗ 9.8) ∗ 5 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

8. a)

5kg 10kg

20kg 15kg

2m

2m

1m

2m

10kg 5kg

20kg 15kg

0

2m

1m

4m

1m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (15 ∗ 9.8) ∗ 2 + (20 ∗ 9.8) ∗ 3 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 + (5 ∗ 9.8) ∗ 7 − (20 ∗ 9.8) ∗ 2 − (15 ∗ 9.8) ∗ 3 − (10 ∗ 9.8) ∗ 7 − (5 ∗ 9.8) ∗ 8 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

b)

5kg 10kg

2m

20kg 15kg

2m

1m

2m

0

15kg 20kg 5kg

2m

1m 1m

10kg

2m

∑𝑀𝑜 = 0 (𝑒𝑞𝑢𝑖𝑙𝑖𝑏𝑟𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛) 𝐹 ∗ 𝑑 = 𝑀𝑜 (15 ∗ 9.8) ∗ 2 + (20 ∗ 9.8) ∗ 3 + (10 ∗ 9.8) ∗ 5 + (5 ∗ 9.8) ∗ 7 − (15 ∗ 9.8) ∗ 2 − (20 ∗ 9.8) ∗ 3 − (5 ∗ 9.8) ∗ 4 − (10 ∗ 9.8) ∗ 6 = ∑𝑀𝑜 ∑𝑀𝑜

= 0 (𝐸𝑠 𝑐𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑡𝑜)

3. Menciones algunas aplicaciones de la segunda condición de equilibrio en la ingeniería. -Balanza -Cuando usas una balanza para soportar dos pesos. -Cuando usas una estructura (cualquier material) para sostener uno o más pesos. -Cuando usamos la palanca del carro. -Cuando colgamos un cuadro. -cuando usamos una llave para aflojar una tuerca

VI.

CONCLUSIONES De lo anterior, podemos concluir que el equilibrio es el estado de un cuerpo cuando es nula la resultante de las fuerzas que se le aplican, y la suma de los momentos de dichas fuerzas. El equilibrio de un cuerpo es estable, si el cuerpo desplazado de su posición vuelve a ella, Es inestable, si el cuerpo se aleja o no vuelve más a su posición. Y, por último, es indiferente, si cualquiera q sea el desplazamiento, el cuerpo permanece en equilibrio. El siguiente informe tiene como principal objetivo la comprensión y verificación de la segunda condición de equilibrio experimentalmente. Además, comprender y entender el teorema de varignon, comprender que toda fuerza no equilibrada ejerce un momento, los siguientes experimentos realizados se apoyan en tecnologías accesibles, pero se acercan mucho a la medida real teniendo una desviación aceptable. En los experimentos utilizamos diagrama de cuerpo libre, aplicamos la segunda condición de equilibrio para obtener resultados teóricos y contrastarlos con los obtenidos experimentalmente y así obtener el porcentaje de error, teniendo en cuenta las desviaciones son mínimas y se aproximan mucho a la realidad. En los fundamentos teóricos, conclusiones, etc. Utilizamos material especializado q nos ayuda a entender y redactar el presente informe.

VII.

BIBLIOGRÁFIA • Serway, A. R. y Faughn, J. S., Física, (Pearson Educación, México, 2001). • Hewitt, P. G, Física conceptual, (Pearson Educación, México, 1999) • Young, Hugh y Freedman. Física universitaria. Volumen 1. 12va ed. México: Pearson. 2009. • https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancingact_es_PE.html...