Abanico De Fuerzas

ABANICO DE FUERZAS.

PROPÓSITO.

Por medio de una actividad experimental se aprenderá a sumar vectores por el método del paralelogramo.

INTRODUCCIÓN.

Las magnitudes vectoriales o vectores son aquellos que además del número y la unidad correspondiente necesita de una dirección y un sentido para quedar perfectamente determinados.

Los elementos que constituyen un vector son cuatro: Punto de aplicación, dirección, sentido y valor o magnitud.

Si deseamos representar un cambio de lugar (deslizamiento) se indica si es al sur, al este, inclinado, vertical o hacia arriba; un desplazamiento si tiene dirección en el espacio; además de indicar el tamaño o valor del desplazamiento y sus unidades; esta es una magnitud vectorial y para determinarla, se debe indicar además del numero y el nombre de la unidad, la dirección y el sentido.

Son ejemplos de magnitudes vectoriales: el cambio de lugar (desplazamiento), la velocidad, la aceleración, etcétera. Otras cantidades físicas como las fuerzas, las velocidades y la aceleración tienen, además de magnitud, una dirección.

Para realizar una suma de vectores debemos de saber la definición de tres componentes importantes: Fuerza, fuerzas concurrentes y paralelogramo.

Como sabemos la fuerza es cualquier acción, esfuerzo o influencia que puede alterar el estado de movimiento o de reposo de cualquier cuerpo. Esto quiere decir que una fuerza puede dar aceleración a un objeto, modificando su velocidad, su dirección o el sentido de su movimiento, esta nos ayudara en el entendimiento de los vectores además de que será una de las principales unidades que utilizaremos.

Se consideran fuerzas concurrentes a aquellas que inciden en un mismo punto, es decir que concurren formando uno o más ángulos de acuerdo al número de fuerzas que actúan, a este tipo de fuerzas también se les llama angulares.

Con estos conceptos definidos podemos comenzar con la suma de vectores de las cuales encontraremos dos tipos: Suma de vectores por el método analítico y Suma de vectores por el método gráfico.

Para sumar vectores algebraicamente primero, hallamos las componentes de todos los vectores y en algún sistema de coordenadas que sea apropiado para el problema. A continuación, se suman todos los componentes X para hallar la componente resultante en la dirección X. Luego sumamos todas las componentes Y para hallar la componente resultante en la dirección Y. Como las componentes resultantes XY están a ángulos rectos entre sí, se puede hacer un dibujo y usar el teorema de Pitágoras para determinar la magnitud del vector resultante. Por último, se utiliza una función trigonométrica apropiada y las componentes del vector resultante para hallar el ángulo que el vector resultante forme con el eje X.

La otra forma de sumar es la suma de vectores gráficamente y se realiza de la siguiente manera; ya que sabemos que un vector se representa por un segmento de una recta con una dirección y un sentido. La longitud de la flecha es la representación de la magnitud. Estos segmentos de recta se llaman vectores.

Éste es el método gráfico más utilizado para realizar operaciones con vectores, debido a que se pueden sumar o restar dos o más vectores a la vez. El método consiste en colocar en secuencia los vectores manteniendo su magnitud, a escala, dirección y sentido; es decir, se coloca un vector a partir de la punta flecha del anterior. El vector resultante esta dado por el segmento de recta que une el origen o la cola del primer vector y la punta flecha del último vector.

El métodos gráfico ofrece una manera sencilla de sumar dos o más vectores; pero cuando las magnitudes de los vectores son demasiado grandes o poseen una gran cantidad de decimales, éstos métodos se vuelven imprecisos y difíciles de manipular a escalas de medición menores. Es por eso, la necesidad de un método matemático nemotécnico, que permita dar una mayor precisión en el cálculo de vectores resultantes, no sólo en la magnitud, sino además en la dirección de ellas.

MATERIAL.

 Tres tablillas de madera de aproximadamente 10cm. de largo 2cm. de ancho y con un grosor de 3mm.

 Una argolla metálica (de preferencia una argolla de monedero).

 Cuatro tornillos de 1” (Incluidas las tuercas).

 Resorte tubular elástico.

 Un juego de geometría.

 Tijeras.

 Taladro.

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

PARTE I.

1.- En principio acudí al carpintero para pedir las tres tablillas de las dimensiones antes mencionadas, fueron cortadas con una “segueta” en tres partes iguales para evitar complicaciones en el experimento.

2.-Con el taladro y una broca de menos de 5 mm de grosor hice dos perforaciones en cada extremo de las tablillas vigilando siempre que las perforaciones quedaran casi exactamente en medio de estas. (Ver la imagen 1)

Imagen 1.

2.- Una vez perforadas, las apile revisando que las perforaciones coincidieran una con otra e introduje el tornillo en las tres haciendo que de esta manera las tres quedaran unidas por el mismo tornillo y finalmente coloque la tuerca correspondiente. (Ver imagen 2)

Imagen 2.

3.- Abrí las tablillas en forma de abanico y en cada perforación restante de cada tablilla introduje un tornillo individualmente y coloque la tuerca correspondiente a cada uno. (Ver imagen 3 y 4)

Imagen 3 Imagen 4

4.- Corte el resorte tubular en tiras de aproximadamente 10cm. de largo y até sus extremos de tal forma que queden todas del mismo tamaño.

5.- Abrí la argolla de metal por cada una de sus extremidades y metí tres ligas de tal modo que se fuesen a salir de la argolla.

6.- Por la parte de abajo de mi abanico de fuerzas atore cada liga a cada uno de los tornillos. (Ver imagen 5)

Imagen 5

7.- Calibré las ligas es decir, las coloque de cierta forma para que el tornillo principal es que une a las tres tablillas quedara exactamente en el centro de la argolla metálica. Esto para verificar que las ligas tuviesen el mismo tamaño. (Ver imagen 5)

PARTE II.

1.- Primeramente con las tres ligas dentro de la argolla tome dos y las coloque en cada uno de los brazos de palanca vigilando que el tornillo central quedara en el centro y la argolla no lo tocara.

2.- Después coloque la tercera liga en el tercer tornillo vigilando el mismo procedimiento es decir, que la argolla no tocara el tornillo central y este quedase en medio de ella.

3.- Como pude observar en un principio la argolla queda exactamente en medio debido a que las ligas están ejerciendo la misma fuerza.

4.-

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