Evidencia 2 Fisica 1

Procedimiento:

Ejercicio 1

Un sistema en equilibrio, que consiste en un anuncio en forma de bloque de M1=8 kg de masa, que cuelga del extremo de una barra metálica horizontal de M2=12 kg de masa y 4 m de longitud. El otro extremo de la barra está empotrado y fijo a una pared vertical, también se emplea una cuerda a un ángulo de 53° con la horizontal, para ayudar a sostener tanto a la barra como al anuncio, empleando los conceptos y las condiciones de equilibrio se resolverá el ejercicio.

Además se determina el valor límite de masa del anuncio que se puede colgar, suponiendo que el punto de ruptura de la cuerda es cuando la tensión alcanza un valor de 300 N.

Ejercicio 2

El primer paso es medir experimentalmente la constante del resorte que se usa en el sistema físico lanzador.

A continuación se mide el coeficiente de fricción cinética de la rampa, que es la superficie por donde se va a deslizar el objeto. Se calcula el valor del coeficiente de fricción cinética (µ) mediante la ecuación de conservación de energía.

También dibuja el diagrama de fuerzas, el momento en que el bloque está comprimiendo al resorte en el plano horizontal.

El siguiente paso es colocar el lanzador como se muestra en la siguiente figura:

En donde el ángulo que forma el plano inclinado con la horizontal debe ser de 45° para optimizar el alcance, y por otro lado el recipiente (azul) debe ser colocado en el punto donde caerá la pelota.

Se mide experimentalmente la distancia horizontal que recorre el bloque (así como el tiempo), desde donde sale de la rampa hasta cuando cae el bloque en el recipiente.

De los datos del alcance horizontal experimental se debe obtener un promedio.

Se realiza el análisis teórico del sistema físico lanzador de resorte, desde que el bloque parte del reposo en la rampa, recorre el plano inclinado de la rampa, luego sale en un lanzamiento de tiro parabólico, para luego caer dentro de un recipiente. Este análisis teórico involucra conservación de energía cuando está en la rampa, a fin de determinar la velocidad del objeto cuando sale de la rampa, y con este resultado realizar el análisis del tiro parabólico para determinar el alcance horizontal teórico.

Se compara el alcance horizontal experimental promedio con el alcance horizontal teórico.

Se obtuvo también en qué porcentaje es mayor o menor el alcance teórico con respecto al alcance experimental.

Resultados:

Ejercicio 1:

1. M1=8 kg de masa, que cuelga del extremo de una barra metálica horizontal de M2=12 kg de masa y 4 m de longitud.

El otro extremo de la barra está empotrado y fijo a una pared vertical, también se emplea una cuerda a un ángulo de 53° con la horizontal, para ayudar a sostener tanto a la barra como al anuncio.

Tensión en cuerda 1

Σf_x=Rcosθ-Tcos〖53〗^°=0 Σf_y=Rsenθ+Tsen〖53〗^°-m_2 g-m_1 g=0

m_2 g=(12kg)(9.81 m⁄s^2 )=117.72 N m_1 g=(8 kg )(9.81 m⁄s^2 )=78.48 N

Σt=(Tsen〖53〗^° )(4m)-(117.72N)(2m)-(78.48 N)(4m)

Se resuelve para T T=(-235 N-313 N)/(sen〖53〗^° )(4m) =171.78 N

Σf_x=Rcosθ-(171.78 N)(cos〖53〗^°)=0 Rcosθ=(171.78 N)(cos〖53〗^° )=103.37N

Tensión en cuerda 2

T=m_1 g T=(8 kg )(9.81 m⁄s^2 )=78.48 N

Fuerza horizontal de reacción en la pared

Σf_x=Rcosθ-(171.78 N)(cos〖53〗^°)=0 Rcosθ=(171.78 N)(cos〖53〗^° )=103.37N

Fuerza vertical de reacción en la pared

Σf_y=Rsenθ+Tsen〖53〗^°-117.72 N-78.48 N=0

Rsenθ=(171.78 N)(sen〖53〗^° )-117.72 N+78.48 N=59.02 N

Cantidad a determinar Valor

Tensión en cuerda 1 171.78 N

Tensión en cuerda 2 78.48 N

Fuerza horizontal de reacción en la pared 103.37N

Fuerza vertical de reacción en la pared 59.02 N

2. Además de lo anterior determina el valor límite de masa del anuncio que se puede colgar, suponiendo que el punto de ruptura de la cuerda es cuando la tensión alcanza un valor de 300 N.

Para encontrar el valor límite de la masa del anuncio se usa esta ecuación:

m_1 g+m_2 g=300 N

Se sabe que el peso de la barra es de 12 Kg * 9.81m/s2= 117.7 N

m_1 g=300 N-117 N=182.3 N

m_1=(182.3 N)/(9.81 m⁄s^2 )=18.58 Kg

Actividad previa al ejercicio 2

Resorte de 10.5 cm

Objeto de 200 g. El flexómetro.

Base fija con corte a 45 grados

Canal de lanzamiento. Pelota de pingpong.

Vaso como recipiente.

Cronómetro del celular.

Regla.

Utilizando estos materiales y tres tornillos, elaboré el lanzador y quedó de esta forma:

El canal de lanzamiento está atornillado a la base de madera, la cual está cortada a un ángulo de 45 grados. También aseguré el resorte a la base.

Al otro extremo del resorte le puse una tapa asegurada con silicón y unicel. Esto para que el resorte no hiciera contacto directo con la pelota o el bloque.

Ejercicio 2

medir experimentalmente la constante del resorte.

Sujeté el resorte a parte de una silla, simulando una vigueta horizontal de esta forma.

El resorte mide 10.5 cm. Al colgarle el peso de 200 gr (que en este caso es el flexómetro) se estiró a 11.5 cm.

Para encontrar la constante del resorte utilizaré la fórmula de la Ley

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