FISICA I Trabajo de laboratorio Nº 2

FISICA I

Trabajo de laboratorio Nº 2

ESTATICA

Fecha de entrega: 29/08/2010

DOCENTE: Ing. Alonso

INTEGRANTES DEL GRUPO:

Objetivo

Poder calcular la constante elástica del resorte de un dinamómetro y adquirir destreza en su calibración.

Utilizar los dinamómetros ya calibrados para determinar fuerzas y angulos.

Comprobar experimentalmente las condiciones de equilibrio estático y utilizar los dinamómetros para determinar el modulo de las fuerzas que actúan.

Elementos A Utilizar:

Soportes.

Dinamómetros (26 y 21).

Regla milimetrada.

Pesas (50, 100 y 200 gramos).

Varilla de metal.

Introducción:

El dinamómetro es un instrumento que se utiliza para medir fuerzas. Cuando se le aplica una fuerza, se desliza hacia afuera un tubo que está dividido con líneas separadas por distancias equivalentes entre ellas. Estas se utilizan para ver cuánto se desplaza ese tubo al aplicarle una determinada fuerza. Cuanto mayor es la fuerza, mayor será el estiramiento, por lo tanto el número de líneas se hace mayor.

Antes de armar el sistema se procede a estudiar la calibración de los dinamómetros. La calibración se lleva a cabo colocándole diferentes pesos a este y midiendo la cantidad de líneas que marca con cada uno de ellos. Luego se calcula la constante K para cada peso:

F1/Δx1 = Fn/Δxn = K

(donde F es el peso y x es el alargamiento en centímetros del dinamómetro)

Una vez que se añade una fuerza al resorte, y se estira una distancia x, respecto de su estado de equilibrio, la fuerza que hay que ejercer es proporcional a x.

F=K*x

La constante de proporcionalidad k de denomina constante elástica del resorte.

Esta expresión de la fuerza se conoce como ley de Hooke.

Teoría

Estática

Es la rama de la mecánica que analiza las cargas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los sistemas no varían con el tiempo.

Por la primera ley de Newton surgen dos condiciones de equilibrio:

1. El resultado de la suma de fuerzas es nulo.

2. El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.

Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones, es resolver la condición de equilibrio.

Sistema de fuerzas

Cuando sobre un cuerpo varias fuerzas que se aplican en el mismo punto, el cálculo de la fuerza resultante resulta trivial: basta sumarlas vectorialmente y aplicar el vector resultante en el punto común de aplicación.

Descomposición de fuerzas

Primero se establece un sistema de ejes cartesianos

Todos los vectores tienen una componente ortogonal en el eje de las x y una componente en el eje de las y. Cada una de esas componentes se calcula de la siguiente manera:

F1= (F1x, F1y)

F1x = |F1|.cos α

F1y = |F1|.sen α

F2= (F2X , F2Y)

F2x = |F2|.cos α

F2y = |F2|.sen α

F1 + F2 = (Rx , Ry)

Rx = F1x + F2x

Ry = F1y + F2y

Sumatoria de fuerzas

n

∑ Fxn = 0

i=1

n

∑ Fyn = 0

i=1

Desarrollo

Se procede a utilizar la siguiente técnica para obtener K de los 2 dinamómetros:

1. Se cuelga el dinamómetro de un soporte apropiado y se suspende una carga inicial Po. Esta carga se descartara de los cálculos ya que su único objetivo es separar ligeramente las espiras, homogeneizando así las tensiones internas del material.

D26: P0=100 g D21: P0=100g

2. Se mide ∆L producido por P0 en ambos dinamómetros, este valor será L0

D26: L0=0.6cm D21: L0=0.1cm

3. Se cuelga una segunda carga, sin quitar P0 y se obtiene así L1, se obtienen así sucesivamente varios valores de K como sigue (en los alargamientos se tiene en cuenta los errores de cada dinamómetro, por lo tanto ya esta restado):

Para D26:

Masa [gr]

Alargamientos [cm]

Constante (K) [g/cm]

50

0.15

333.33

100

1.20

83.33

150

3.00

50.00

200

4.70

42.55

250

6.50

38.46

300

8.20

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