LABORATORIO 3 DE MECANICA

LABORATORIO 3 DE MECANICA

ALARCON VELASQUEZ CESAR ANDRES

BOHÓRQUEZ OSPINO SAKIRA

CAMACHO MUÑOZ LAURA INES

GONZALES HERNANDEZ JUAN ANDRES

LINARES ENSUNCHO MIGUEL JAIME

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR (UPC)

VALLEDUPAR

2014

LABORATORIO 3 DE MECANICA

ALARCON VELASQUEZ CESAR ANDRES

BOHÓRQUEZ OSPINO SAKIRA

CAMACHO MUÑOZ LAURA INES

GONZALES HERNANDEZ JUAN ANDRES

LINARES ENSUNCHO MIGUEL JAIME

Lic.

CESAR AUGUSTO TELLEZ

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR (UPC)

VALLEDUPAR

2014

INTRODUCCION

El comportamiento de todo lo que observamos e la naturaleza, incluso aquello que se encuentra fuera de nuestro planeta, tiene asociado algún tipo de movimiento. Así como el desplazamiento de las aves en el cielo o la carrera de un jaguar para cazar su presa, cada una de nuestras actividades, hasta la más cotidiana, tiene alguna connotación física con nuestro entorno. El estudio del movimiento, de sus causas y efectos es lo que hace a la física uno de los mejores puntos de vistas científicos para analizar y presidir cada uno de estos fenómenos.

Este informe está enfocado en el estudio de la acción de torsión o giro de fuerza más conocida como Torque o momento de torsión, que consiste en la acción que se realiza mediante la aplicación de una fuerza a un objeto, al cual debido a esa fuerza adquiere o puede adquirís un movimiento rotatorio alrededor de un eje especifico.

OBJETIVO

Encontrar el valor de la resultante de todos los torques aplicados a una barra de equilibrio.

MARCO TEORICO

CLASES DE TORQUES

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

La puerta gira cuando se aplica una fuerza sobre ella; es una fuerza de torque o momento.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza.

Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto.

En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.

Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento.

Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras.

Entonces, considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza es, matemáticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro.

Expresada como ecuación, la fórmula es M = F • d

Cuando se ejerce una fuerza F en el punto B de la barra, la barra gira alrededor del punto A. El momento de la fuerza F vale M = F • d

Donde M es momento o torque

F = fuerza aplicada

d = distancia al eje de giro

El torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comúnmente en Newton metro (Nm).

Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d mide 8 m, el momento de la fuerza vale:

M = F • d = 15 N • 8 m = 120 Nm

La distancia d recibe el nombre de “brazo de la fuerza”.

Una aplicación práctica del momento de una fuerza es la llave mecánica (ya sea inglesa o francesa) que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. Cuanto más largo sea el mango (brazo) de la llave, más fácil es apretar o aflojar las tuercas.

Con este ejemplo vemos que el torque y la fuerza están unidos directamente.

Para apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se ejerce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio pequeño, se necesita más fuerza para ejercer el torque. Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para ejercer la misma cantidad de torque.

CLASES DE PALANCAS

La palanca es una máquina simple cuya función es transmitir fuerza y desplazamiento. Está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo llamado fulcro.

Puede utilizarse para amplificar la fuerza mecánica que se aplica a un objeto, para incrementar su velocidad o distancia recorrida, en respuesta a la aplicación de una fuerza.

Las palancas se dividen en tres géneros, también llamados órdenes o clases, dependiendo de la posición relativa de los puntos de aplicación de la potencia y de la resistencia con respecto al fulcro (punto de apoyo). El principio de la palanca es válido indistintamente del tipo que se trate, pero el efecto y la forma de uso de cada uno cambian considerablemente.

Palanca de primera clase

En la palanca de primera clase, el fulcro se encuentra situado entre la potencia y la resistencia. Se caracteriza en que la potencia puede ser menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia. Para que esto suceda, el brazo de potencia Bp ha de ser mayor que el brazo de resistencia Br.

Cuando se requiere ampliar la velocidad transmitida a un objeto, o la distancia recorrida por éste, se ha de situar el fulcro más próximo a la potencia, de manera que Bp sea menor que Br.

Ejemplos de este tipo de palanca son el balancín, las tijeras, las tenazas, los alicates o la catapulta (para ampliar la velocidad). En el cuerpo humano se encuentran varios ejemplos de palancas de primer género, como el conjunto tríceps braquial - codo - antebrazo.

Palanca de segunda clase

En la palanca de segunda clase, la resistencia se encuentra entre la potencia y el fulcro. Se caracteriza en que la potencia es siempre menor que la resistencia, aunque a costa de disminuir la velocidad transmitida y la distancia recorrida por la resistencia.

Ejemplos de este tipo de palanca son la carretilla, los remos y el cascanueces.

El punto de apoyo de los remos se encuentra en el agua.

Palanca de tercera clase

En la palanca de tercera clase, la potencia se encuentra entre la resistencia y el fulcro. Se caracteriza en que la fuerza aplicada es mayor que la resultante; y se utiliza cuando lo que se requiere es ampliar la velocidad transmitida a un objeto o la distancia recorrida por él.

Ejemplos de este tipo de palanca son el quita grapas, la caña de pescar y la pinza de cejas; y en el cuerpo humano, el conjunto codo - bíceps braquial - antebrazo, y la articulación temporomandibular.

MATERIALES

Dos porta pesas

Una polea

Una palanca

Juego de pesas

Cuerda

Un transportador

Cinco nueces dobles.

PROCEDIMIENTO

Identifique el material de esta experiencia y especifique su posible uso. Realice el montaje indicado en la figura.

Coloque diferentes masas en cada uno de los porta pesas.

¿Qué debe hacer para lograr que el sistema se equilibre?

R/se deben igualar las distancias de las pesas y que las pesas tenga el mismo peso para que ambas apliquen la misma fuerza.

¿Cómo es la posición de la porta pesas de mayor masa comparado con la posición de porta pesas de menor masa?

R/ la distancia de la porta pesa número 1 que pesa 45,8 es de 12,4 cm con respecto al punto de equilibrio. Y comparado con la porta pesa número 2, que tiene un peso de 45,7 y su distancia s de 12,2 cm respecto al punto de equilibrio.

¿Cuánto torques está aplicando al sistema?

R/ dos torques se le aplica al sistema.

¿Cuál es el positivo y cuál es el negativo?

R/ la fuerza 1 produce un torque hacia la izquierda donde es positivo, y la fuerza 2 que produce un torque hacia la derecha que es negativo.

Acerque el porta pesa de la derecha al je de giro.

¿Qué debe hacer para lograr que el sistema se conserve en equilibrio?

R/ se debe acercar más el de mayor peso al punto de equilibrio, que el de menor peso.

¿Qué debe medir para calcular cada torque?

R/ se debe medir el peso de cada porta pesas y la distancia a la que está ubicada cada una.

Mida estas variables y llene la tabla 1. Con los datos de esta tabla llene la tabla 2.

Casos F1 F2 d1 d2

1 45,8 45,7 12,4 12,2

2 99,8 188,4 10,6 9

3 32,6 34,9 8,7 8,5

4 17,9 4,9 3,1 8,6

Tabla 1

F1.d1 F2.d2

567,92 557,54

1057,88 1065,6

283,62 296,65

55,49 42,14

Tabla 2

Compare los resultados de la tabla 2.

¿Cómo es la resultante de los torques cuando el sistema está en equilibrio?

R/ si el sistema está en equilibrio su resultante es cero.

Repita el procedimiento anterior para el caso de la figura. Los resultados para este caso, ¿contradicen a los resultados del primer caso?

d1= 6cm d2 = 2 cm d3 = 10cm

F1 = 100N F2 = 200N F3 = 100N

∑▒〖M=0〗

F1.d1 + F2.d2 – (F3.d3) = 0

100N.6cm + 200N.2cm = 100N. 10cm

600Ncm + 400Ncm = 1000Ncm

1000Ncm = 1000Ncm

Este procedimiento no contradice a los resultados del primer caso.

CONCLUSION

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