INFORME N°1: Elementos físicos de sistemas dinámicos

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ[pic 1][pic 2]

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA EN ENERGÍA Y AMBIENTE

MATERIA:

Dinámica Aplicada

INFORME N°1:

Elementos físicos de sistemas dinámicos

INTEGRANTES:

ALVARADO, Saneth        9-749-2173

CASTILLO, Cristel                8-911-3

GONZÁLEZ, Arlyn                8-917-1940

PUGA, Maylen                9-749-208

INSTRUCTOR:

Ricardo Tuñon

GRUPO:

1EM131 (A)

FECHA DE ENTREGA:

Miércoles, 29 de agosto de 2018

INTRODUCCIÓN

Los sistemas mecánicos con movimiento de traslación lineal cuentan con elementos que relacionan la fuerza con el desplazamiento, la fuerza de velocidad y la fuerza de aceleración. Un sistema mecánico con movimiento de traslación puede ser observado mediante un resorte lineal.

Un resorte es un elemento elástico que almacena energía potencial debido a la deflexión cuando está sujeto a fuerza y su ecuación representativa es: F= kx, de la ley de Hooke. Sobre esto, nos estaremos basando en este informe.

Con este informe, determinaremos la masa de un cuerpo dado, mediante la balanza, a partir de sus dimensiones y peso específico y al mismo tiempo, a partir del peso medido. Además, se realizará un ensayo experimental; en donde se colocará peso a cada uno de los 3 resorte, se observará y se medirá la longitud que se estira a medida que se va agregando más peso, con los resultados obtenidos se esto, se realizaran gráficas de Fuerza vs Deformación. Con esto, encontraremos el régimen linealmente elástico y la constante de resorte en el rango lineal. También, investigaremos la relación de entrada/salida para elementos mecánicos. Y se reconocerá la importancia de los bloques funcionales de sistemas dinámicos.

Después de haber realizado este estudio se comprenderá que estos elementos mecánicos tienen la capacidad de almacenar energía cinética, energía potencial y disipar energía.

MATERIALES Y HERRAMIENTAS

• Resortes helicoidales de tensión
• Discos metálicos
• Tubo cilíndrico
• Balanza
• Pesa tipo resorte
• Cinta métrica

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

I PARTE:

1. Se midió la masa de la base para los discos metálicos y la de cada uno de los discos que utilizamos en la prueba.
2. Se midió las dimensiones de los discos.
3. Se pesaron las bases de los discos y cada uno de los discos que utilizamos.
4. Para cada uno de los resortes helicoidales utilizados:

1. Se midió la longitud libre de cada uno.
2. Se aseguró un extremo del resorte al marco de soporte.
3. Se colocó la base de los discos metálicos en el extremo libre del resorte y se midió la longitud de los resortes entre sus extremos.
4. Se agregó discos a la base, luego se anotó la masa de estos y las distancias entre los puntos extremos del resorte.

II PARTE:

1. Se colocó dos resortes en serie con un extremo asegurado al marco de soporte.
2. Se colocó la base de los discos en el otro extremo.
3. Después de colocar una cantidad n de discos, se procedió a anotar la masa y las deformaciones de cada resorte.
4. Determinamos mediante las ecuaciones estudiadas, la constante equivalente de ambos resortes en serie.
5. Colocamos dos resortes en paralelo junto con otro (1) en serie a estos. Aseguramos los lados correspondientes.
6. Se repite los pasos 2, 3, y 4.

CÁLCULOS

1. Se estableció las unidades a utilizar (kilogramo y metro) y se realizó la conversión, ya que al hacer la prueba experimental se dieron los datos en las unidades de gramos y milímetro.

[pic 3]

[pic 4]

Y así sucesivamente, se realizó la conversión para cada uno de nuestros datos.

1. Para calcular masa calculada se utilizó la siguiente relación: la sumatoria de masa calculada + masa medida.

Ejemplo: 0 + 0.217 kg = 272 kg

              0.272 kg + 0.412 kg = 0.684 kg

Y este cálculo se utiliza para cada sección que se está analizando.

1. Calculo de la fuerza ejercida del resorte a medida que se incrementa el número de discos:

Fuerza = gravedad x (masa calculada de cada disco)

[pic 5]

Este cálculo se utiliza para los demás elementos.

1. Calculo de la deflexión del resorte a medida que se incrementa el número de discos:

[pic 6]

• Para el resorte 1:

[pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

• Para el resorte 2:

[pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

• Para el resorte 3:

[pic 13]

[pic 14]

Se repitió este procedimiento para cada uno de los resortes a medida que se le incrementaba el número de disco.

SISTEMA SERIE EN RESORTE:

1. Se calculó la fuerza aplicada mediante la suma de las masas y multiplicarlas por la gravedad.

[pic 15]

Y así se hace con los demás pesos.

1. Para calcular la deformación: sumamos la deformación del resorte 1 con la deformación del resorte 2, obteniendo una deformación total.

DT= d1+d2

DT= 0.051m+0.107m= 0.158m

Se repite para los siguientes casos.

SISTEMA ESTRELLA EN RESORTE:

1. Para calcular la k equivalente, se empieza calculando la fuerza ejercida; lo cual se multiplica la masa por la gravedad. Para los tres casos, como la hemos calculado anteriormente.

1. Para la deformación, se realizó el promedio de los dos resortes en paralelo, ya que estos, comparten la misma deformación al momento de la aplicación de la carga, pero por pequeñas diferencias. Entre los valores de los dos resortes se hace este promedio:

D1y3=(d1+d3) /2

D1y3=(0.022m+0.019m) /2= 0.0205m

Se repite en los siguientes casos.

1. Dando resultado la deformación promedio. Lo cual quedara en serie con el resorte K2, por lo cual se suman la deformación promedio con la deformación del resorte en k2 y se obtienen la deformación total.

DT= Dprom+d2

DT=0.0205m+0.11m= 0.1305m.

...