Experiencia Nº5, Estudio De Una Viga En Equilibrio Estático.

Experiencia Nº5, Estudio de una viga en equilibrio estático.

Jacqueline Arias Romo.( Ingeniería Civil en Química)

Profesor: Juan Acuña

Fecha: 21 de agosto de 2013

Resumen: En esta experiencia se realiza un análisis de una viga en equilibrio estático, para ello se realiza una actividad en un sistema de viga y con ello se busca encontrar ese equilibrio, y posteriormente encontrar una relación funcional entre la variables relacionadas.

1. Objetivos.

 Determinar las reacciones que se presentan cuando se aplican cargas puntuales verticales a una viga horizontal rotulada en uno de sus extremos.

 Determinar la relación funcional del gráfico fuerza versus posición identificando constantes.

2. Marco teórico.

Al tener conocimientos previos sobre el estudio de fuerzas físicas, relacionándolo principalmente con el equilibrio estático, los cuales han sido estudiados en actividades anteriores, no es considerable dejar de lado su definición. En cuanto a las fuerzas físicas las que corresponden a una carga que perturban el reposo o movimiento de un cuerpo determinado. Para poder estudiar las fuerzas que se pueden aplicar, también se debe saber que el equilibrio estático presente en un cuerpo, se define como el fenómeno que se presenta en un cuerpo al actuar fuerzas externas.

El sistema trabajado durante la experimentación en que se estudiará el equilibrio, es la viga, la que se conoce como una barra que se encuentra sujeta a cargas puntuales. Definiendo estas últimas como aquellas cargas que actúan sobre una superficie más pequeña respecto a la superficie total, las que están dirigidas en forma perpendicular al eje longitudinal de la viga.

Con respecto al torque, el que es una cantidad vectorial, obteniéndose del producto vectorial del vector de posición donde se aplica la fuerza por el vector de esta misma, dado por:

0

Otra fuerza que actúa es la de gravedad, la que actúa en un solo punto por efecto de que es equivalente a una sola. Este punto es el centro de gravedad, correspondiente a la fuerza de los cuerpos que pertenecen al sistema, el que se expresa:

También actúa una fuerza de tracción, cuando un cuerpo, en este caso la viga, es tirado mediante una cuerda, donde esta ejerce la fuerza, llamada tensión de la cuerda (T).

En la experiencia realizada al tratarse de equilibrio estático se aplicaron las condiciones de equilibrio, donde se debe cumplir que:

i. La primera condición es:

= 0 ; = 0

ii. Y segunda condición:

p =

Llevándolo a la práctica sería:

i. ∑Fy=0 => T + F + mbolag + mvigag =0,

ii. ∑T=0 =>

Donde del segundo punto (ii.) se puede expresar como:

La cual corresponde a la función lineal que verifica el equilibrio estático durante toda la experimentación, donde más adelante será especificada y aplicada para llegar a los resultados solicitados.

También es necesario tener en cuenta el error porcentual, el cual ayudará a analizar la actividad y los valores obtenidos; dado por:

3. Montaje experimental.

Figura1: Montaje experiencia.

Figura2: Diagrama experiencia.

Lista de materiales:

• Sensor de fuerza

• Barra (canaleta)

• Objeto de masa M

• Balanza

• Soportes universales

4. Desarrollo del experimento.

Primero el profesor nos dio a conocer los materiales que utilizaremos en este experimento, nos facilitó la interfaz del programa Data Studio, el profesor nos enseñó como instalarlo y como configurarlo para que dé los datos correctos, luego nos dio a conocer las fórmulas que se utilizarán, las de torque y tensión. Al conectar la interfaz se procedió a montar los materiales, poniendo los soportes universales en la mesa metálica, luego de eso se colocaron las nueces, la función de estas nueces es ser el soporte del sensor de fuerza. Al mismo tiempo se colocó otro soporte universal, este es más pequeño, en el cual mediante otra nuez instalada se colocó un riel metálico de 1 metro de longitud de manera horizontal. Posteriormente se une con un hilo el riel al sensor de fuerza, y luego se calibró el riel con un nivel, al estar equilibrado el riel se procedió a realizar el experimento.

Al tener totalmente configurado el programa Data Studio se procede a colocar una masa de 0,108 kg. cada 10 cm. sobre el riel, se hizo este mismo procedimiento 9 veces, hasta lograr los datos destinados para hacer los gráficos, posteriormente con los datos recibidos, se oprimió la opción lineal que nos facilitó la pendiente y la "b" de la ecuación de la recta, para realizar los cálculos correspondientes. Al anotar los

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