Laboratorio N°1 física 1 USACH

Comenzaremos por describir los materiales usados en las experiencias:

Sensor de fuerza (montado en un sistema compuesto de barras y una base magnética)

(S=0.01 E.I.=0.01)

Poleas fijas

Hilo

Masas

Medidor de ángulos

DataStudio

(S=sensibilidad; E.I.= Error experimental)

(DataStudio es un programa que permite visualizar los datos obtenidos del sensor)

Actividad experimental N°1

Con el sensor de fuerza se pesan 3 masas, se anotan los datos obtenidos y se colocan en el sistema de la Fig.1 (previamente montado) y si es necesario se ajustan las poleas hasta obtener un equilibrio (que las masas queden suspendidas en el aire). Para obtener los ángulos se coloca el medidor de ángulos en el punto que se genera por el peso de la masa_2 (esta siempre estará ubicada entre la 〖masa〗_1 y 〖masa〗_3) y se anotan en la tabla. Una vez obtenidas las variables, se procede a calcular la descomposición de la tensión en sus ejes ya que es necesaria para obtener la fuerza resultante del sistema (y comprobar que está en equilibrio).

A continuación se listan las fórmulas utilizadas en la experiencia:

(1) Descomposición de las tensiones en sus ejes

Descomposición de la tensión en el eje X

T_n x=T_n cos⁡α [A(1.1)]

Descomposición de la tensión en el eje Y

T_n y=T_n sin⁡β [A(1.2)]

(n= número por el que se identifica la tensión a evaluar)

(2) Fuerzas

Fuerza neta del sistema:

F_net= ∑▒F_x +∑▒F_y

Fuerza en el eje X:

∑▒〖F_x=〗 T_3 x-T_1 x

Fuerza en el eje Y:

∑▒F_y =T_3 y+T_1 y-T_2

Resultados y Análisis

Actividad experimental N°1

Luego de realizar el diagrama de cuerpo libre de la actividad experimental N°1. Se da paso a realizar la sumatoria de fuerzas, tanto en el eje x como en el eje y. Las fuerzas presentes son:

Eje y:

-Tensión 1 (T1y)

-Mg 1 (P1)

-Tensión 2

-Mg 2 (P2)

-Tensión 3 (T3y)

-Mg 3 (P3)

Eje x:

-Tensión 1 (T1x)

-Tensión 3(T3x)

Luego de analizar el diagrama, se puede verificar que:

P1=T1

P3=T3

Por lo que dichas fuerzas se anulan.

Posteriormente se verifica la condición de equilibrio:

∑▒〖Fy=0〗

T1y + T3y-T2=0

Descomponiendo vectorialmente T1y y T3y se tiene:

T1senα+T3senβ-T2=0

Luego, se realiza el mismo procedimiento con las fuerzas en el eje x:

∑▒〖Fx=0〗

T3x-T1x=0

Descomponiendo vectorialmente T1x y T3x se tiene:

T3cosβ-T1cosα=0

De esta manera, para que exista equilibrio en el eje x se tiene que:

T3cosβ=T1cosα

Así, se deduce de manera analítica la condición de equilibrio estático.

Para la verificación del Primer Principio de Newton con la tabla de valores, se utilizan las mismas ecuaciones mencionadas anteriormente.

A continuación se muestran los equilibrios, con respecto al eje x e y, de cada uno de los experimentos

- 1°:

∑▒〖Fx=0〗

T3 cosβ-T1 cosα=0

0.98 [N] cos15-1.95 [N] cos61=

0.00093[N]≈0 [N]

∑▒〖Fy=0〗

T1senα+T3senβ-T2=0

1.95 [N] sen61-0.98 [N] sen15-1,86[N]=0

0.1 [N]≈0 [N]

-2°:

∑▒〖Fx=0〗

T3 cosβ-T1 cosα=0

1.95 [N] cos18-1.95

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