Demostrar e identificar el equilibrio rotacional a partir de un eje de rotación

[pic 1][pic 2]

Universidad Nacional Autónoma de México

Escuela Nacional Preparatoria plantel número dos

Erasmo Castellanos Quinto

Física IV (área I)

Fecha: 19/10/17

Laboratorio de Física

Profesora: Gómez Islas Mónica

Práctica #2

Fuerzas Paralelas

Equipo 4  

Integrantes:

Cocoletzi Castellanos Alejandro

Cruz Carmona Uriel

Flores Sumano Sajid Israel

Ramírez Ramírez Daniel

Rincón Mejía Juan Carlos

Romero Gómez Gustavo

Vázquez Huerta Kevin

Grupo: 651

Práctica #2

Fuerzas Paralelas

Objetivo:

Demostrar e identificar el equilibrio rotacional a partir de un eje de rotación.

Marco teórico:

Se entiende por momento de una fuerza o torca, al efecto de rotación con respecto a un eje de giro, que se presenta sobre un cuerpo al que se le aplica una fuerza a cierta distancia de dicho eje, a esta distancia se le llama brazo de palanca, por lo tanto:

Momento de una fuerza = Fuerza x Brazo de palanca

Si un sistema sometido a varias fuerzas crea momentos que al sumarlos se neutralizan entre sí, se dice que el sistema está equilibrado desde el punto de vista rotacional. Esto quiere decir que la ∑ Momentos = 0 en un sistema en equilibrio.

El brazo de palanca es la distancia perpendicular que hay de la línea de acción de la fuerza aplicada a un punto por donde pasa un eje de giro.

El Momento de una Fuerza o Torca es un vector que puede obtenerse del producto vectorial de otros dos vectores.

τ = r x F[pic 3][pic 4][pic 5]

Donde:

r: vector de posición que va del eje de giro al punto de la aplicación de la fuerza.

F: fuerza aplicada

τ: torca o momento de una fuerza

Por definición el producto vectorial entre dos vectores    [pic 6]    es un vector perpendicular a los vectores que se multiplican, y por lo tanto normal al plano que los contiene.

La longitud del vector C, equivale numéricamente al área del paralelogramo construido en vectores A y B. Es perpendicular al plano de estos vectores y dirigido de tal manera que la revolución mínima del A hacia B en torno al vector C se haga de la derecha a la izquierda, si verlo del final del vector C.

Planteamiento del problema:

¿Es cierto que en un sistema en equilibrio la suma de sus momentos es igual a cero?

Hipótesis:

La resultante ( R ) de dos fuerzas paralelas ( F1 y F2 ) que actúan en el mismo sentido tiene las siguientes características: Tiene igual dirección y sentido que sus componentes; su módulo es la suma de sus módulos: R = F1 + F2; su punto de aplicación cumple la relación: F1 x d1 = F2 x d2. Tomando en cuenta esto, al aplicarlo en un sistema, este se debe mantener en equilibrio, tomando distintas fuerzas o pesos, a distintas distancias del punto de aplicación, demostraremos entonces, que dicho sistema de fuerzas paralelas, se cumplen en cuanto a todas sus características

Material:

• Balanza aritmética graduada

• Pesas de diferentes denominaciones[pic 7]

Desarrollo experimental:

Una balanza aritmética consiste en una barra colocada perpendicularmente a un soporte universal. La barra posee a lo largo de su cuerpo una serie armellas distribuidas a distancias iguales ente ellas. El fulcro de la balanza aritmética permite que la barra gire libremente respecto al soporte universal

Coloca la balanza aritmética con el fulcro al centro de tal manera que la barra quede horizontal

Experimento 1

1. Coloca un peso de 20 g en la posición de 15 cm del lado izquierdo, observa que la rotación es en el sentido contrario a las manecillas del reloj, quitala y cambiala al lado derecho y observa que esta gira a favor de las manecillas del reloj. Conviniendo que los giros en el sentido de las manecillas del reloj se le asignara un signo menos y los giros a favor serán momentos positivos.
2. Coloca simultáneamente dos pesos de 20g a 15 cm de ambos lados y observa.
3. Calcula la suma de momentos

Experimento 2

1. Coloca 2 pesas de 20 g cada una del lado derecho a 2 y 4 cm respectivamente.
2. Coloca una pesa de 20g del lado izquierdo de tal manera que equilibre las pesas del lado derecho
3. Deduce numéricamente la distancia a la que hay que colocar la pesa

Experimento 3

1. Ahora coloca 5 pesas de 20 g cada una en las posiciones 2, 4, 8 y 10 cm del lado izquierdo contados a partir del eje de giro
2. Calcula la suma de momentos creado por estas fuerzas actuando en diferentes posiciones
3. Coloca una pesa tal que equilibre los pesos del lado izquierdo.

Experimento 4

1. Coloca una pesa de 20 g a la mitad de la barra y otra de 40 g en el extremo izquierdo de la barra, ahora coloca 60 g en el otro extremo.
2. Cambia el punto de apoyo de la barra hasta que alcance el equilibrio
3. Comprueba que la posición en la que colocaste el apoyo lo puedes predecir del calculo teórico de la suma de torcas.

Resultados:

Análisis de los resultados:

    Experimento 1                                                                                                                                                                                                     [pic 8][pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17]

15cm

Experimento 2[pic 18]

       4cm  2cm       [pic 19]

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Experimento 3[pic 23]

  10,8,6,4,2 cm[pic 24][pic 25][pic 26][pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31]

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