Centro de Gravedad y Equilibrio

Centro de Gravedad y Equilibrio

Realizar un sencillo experimento de física que nos permita entender cómo ocurre el equilibrio de los cuerpos.

* Botella de vidrio

* 1 Corcho

* 2 Tenedores

* 2 Palillos o escarbadientes

Debemos primero trabar los tenedores, como si estuviésemos pinchado el uno con el otro, entrecruzando sus dientes. En el medio de toda esa “maraja” de dientes de acero, colocamos un palillo. El otro palillo o escarbadiente lo pinchamos en el corcho y luego ponemos todo en el pico de la botella, como se muestra en el siguiente video:

Experimentos sobre equilibrio

¿cómo funciona?

Sucede que todos los cuerpos que se encuentran en la tierra, reciben los efectos de la gravedad. El resultado es una fuerza que los atrae hacia el centro de la tierra, y que conocemos como “peso de los cuerpos”.

La física ha simplificado algunos conceptos con el fin de poder estudiar de manera mas sencilla el fenómeno de equilibrio de cuerpos. Tal es el caso que se ha definido el concepto de “centro de gravedad” el cual no es ni más ni menos que el punto donde se supone aplicado el peso de un cuerpo o sistema de cuerpos.

Si logramos apoyar un cuerpo sobre una estructura rígida e inmóvil, de modo que su centro de gravedad pase por ese punto de apoyo, el cuerpo estará en equilibrio y no se caerá para ninguno de sus lados. Ésto es lo que sucede en este sencillo experimento de física; el centro de gravedad se encuentra sobre una línea que pasa por el punto de contacto de los dos palillos (punto de apoyo). La reacción que ejerce el palillo del corcho, debido a la tercera Ley de Newton, anula el peso del cuerpo y lo deja en perfecto equilibrio.

http://www.experimentosdefisica.net/centro-de-gravedad-y-equilibrio/

dominó

http://www.tianguisdefisica.com/domino.htm

Experimento 1 ( cinemática)

Materiales:

_ carro con ruedas imantadas

_ riel de aluminio con esponja en un extremo

_ 2 fotosensores

_ 1 regla metálica o huincha

_ 1 barra

_ 1 base

_ 3 topes de madera

Procedimiento Experimental

La actividad a realizar es hacer un estudio cinemático del movimiento de un carrito que baja por un plano inclinado como muestra la figura.

Se arma el montaje expuesto en la figura y se coloca sobre el carro una regla para que pase por el sensor.

El ángulo lo obtenemos midiendo la altura a 60 cms del vértice del ángulo, la cual nos dio 8,4, entonces:

Arctg _ 8,4/60 = 0,14

_ = 7.96º

El programa Precition Timer medirá el tiempo que demora el carro en pasar por el sensor Nº 2 partiendo con Vo = 0 desde el sensor Nº 1. Con los datos obtenidos en el computador construimos una tabla de datos:

T (seg.) D (mts.) T (seg )

0 0 0

0,5570 0,206 0,310

0,6907 0,326 0,477

0,8174 0,447 0,668

0,9214 0,548 0,849

1,0850 0,77 1,177

1,1962 0,934 1,431

1,3032 1,096 1,698

Se agregó la columna con los datos de T por que se necesita elevar el tiempo al cuadrado para rectificar el gráfico distancia v/s tiempo ya que el carro realiza un movimiento acelerado.

Si analizamos la ec. Itinerario tenemos:

D = ½ a t + do + Vo ; con do = 0 y Vo = 0

D = ½ a t

Siendo la ecuación de la recta en el gráfico

d = m t + 0

m = ½ a

Y si la pendiente es:

m = Y2 - Y1 / X2 - X1

m = 0.447 - 0.206 / 0,668 - 0.31

m = 0,241 / 0.358

m = 0,673

Entonces

2m = a

2( 0,673) = 1,346

comparado con el valor teórico

a = g sen _ = 9.8 sen 7,96

a = 9,8 (0,138) = 1,3524

Conclusión

De acuerdo a lo obtenido en clases, nuestra aceleración teórica es 1,3524 y la aceleración experimental sería de 1.346.

La aceleración experimental no es igual a la aceleración teórica porque en la ac. Experimental no tomamos como despreciable esa pequeña fuerza de roce que producía el aire, la fricción del carro, etc. Aunque de todos modos los resultados son increíblemente parecidos.

Experimento 2 (dinámica)

Materiales:

_ Un bloque de madera.

_ Un plano de deslizamiento.

_ 2 bases pesadas.

_ 3 barras ( 50 cm c/u).

_ 1 huincha o regla.

_ 2 nueces

_ esponja

Procedimiento Experimental

La actividad a realizar es determinar el coeficiente de roce estático _s entre dos superficies. Para esto armamos el sgte. montaje:

Así, vamos aumentando gradualmente el ángulo _ empujando las barras hasta que el bloque este “ apunto de iniciar el movimiento”. Lo repetimos cinco veces para sacar una tabla de valores, con esto determinaremos el ángulo _ a partir de la altura a 60 cms. del vértice.

Largo (x mts) 0,60 0,60 0,60 0,60 0,60

Altura (y mts) 0,248 0,247 0,246 0,268 0,261

X = 0,60

Y = 0,254

Luego tenemos que

mg Sen _ - Fr = ma

Como la aceleración es cero, la anterior ecuación queda de la sgte. manera :

mg Sen _ - Fr = 0

mg sen _ = FR

mg sen _ = s N

mg sen _ = s mg cos _

s = sen _ / cos _

s = tg _

_s = y / x

_s = 0,254 / 0,60

_s = 0,423 ;

Aplicando teoría de error

El error experimental lo sacamos así

_ry = _Y / Y _rx = _X / X

_ry = 1,3 / 25,4 _rx = 0

_ry = 0.05

_% = (0,05) 100 = 5

Experimento Nº3 ( dinámica)

Materiales:

_ Balanza digital

_ polea inteligente

_ 1 caja de pesas

_ hilo

_ 1 tope

_ prensa

Procedimiento experimental

La actividad a realizar es determinar el coef. De roce cinético _k y la gravedad g a partir del gráfico F neta v/s M2 con M1 = cte., para esto armamos el sgte. montaje:

La masa del bloque 1 es M1 = 0,323 (kg) y M2 es variable ya que mediremos la aceleración con que se mueve el sistema (P.T.) al soltarlo seis veces con distintas masas del bloque 2, para así sacar la F neta con la que desarrollaremos el gráfico. A continuación, desarrollaremos un diagrama de cuerpo libre:

Mostraremos los resultados obtenidos en una tabla de valores:

M1 (kg) M2(kg) A (m/s ) F neta (M1 + M2 ) a

0,323 0,110 0,6448 0,279

0,323 0,120 0,9377 0,415

0,323 0,130 1,126 0,510

0,323 0,140 1,262 0,584

0,323 0,150 1,405 0,664

0,323 0,160 1,671 0,807

Para sacar _k por valores teóricos tenemos:

1. T - Fk = M1 a

2. m 2 g - T = M2 a

M2 g - Fk = ( M1 + M2 ) a

FR = M2 g - (

...