investigacion de proyectos

CENTRO DE ESTUDIOS CIENTIFICOS Y TECNOLÓGICOS

“LAZARO CARDENAS DEL RIO”

LABORATORIO DE FISICA

NOMBRE DEL ALUMNO .

GRUPO No DE BOLETA FECHA .

PRACTICA # 6

MENSULA

I-. JUSTIFICACION:

Es importante que el alumno aprenda a resolver problemas de sistemas de fuerzas cualesquiera, ya que la aplicación de estos es muy común en talleres, laboratorios y en teoría de física.

II-. HABILIDAD

Al termino de la practica el alumno resolverá problemas de fuerzas cualesquiera.

III-. PRE - REQUISITOS

El desarrollo de la siguiente practica requiere de los siguientes conocimientos:

a)concepto de momento

b)condiciones de equilibrio.

c)funciones trigonométricas

d)diagrama de cuerpo libre

IV-. OBJETIVOS

Al termino de esta practica el alumno:

a)representara mediante el esquema del equipo el fenómeno observado

b)determinara el diagrama de cuerpo libre del sistema de fuerzas cualesquiera representado en el equipo de laboratorio

c)calculara mediante las condiciones de equilibrio:

1)la tensión del cable

2)la reacción “R” en el punto de apoyo “A”

d)leerá la magnitud de “T” mediante la fuerza que representa el porta pesas.

V-. MATERIAL Y APARATOS USADOS

1 varillas de metal de 80 cm de longitud

1 trípode

1 poleas con gancho

1 cuerda

1 disco de metal graduado en 360°

1 porta pesas

2 juego de pesas

1 nivel de burbuja

VI-. CONSIDERACIONES TEORICAS

Para facilitar la comprensión de la siguiente practica vamos a auxiliarnos del siguiente dibujo:

De este dibujo solo conocemos P que es el peso que soporta la ménsula, tenemos la longitud y peso de la barra y por ultimo debemos obtener el ángulo del cable.

Lo que nos falta por conocer es la tensión del cable que permite que el sistema este en equilibrio, aunque también tenemos que considerar la resistencia que ofrece la barra vertical a la ménsula.

Para conocer estos dos valores lo primero que debemos hacer es nuestro diagrama de cuerpo libre y luego con este representar las fuerzas en los respectivos ejes:

Ahora necesitamos comprobar las condiciones de equilibrio que son:

(el momento de una fuerza es el producto de la fuerza por el brazo de la palanca)

ZFx = 0

ZFy = 0

ZMoF = 0

Del diagrama de fuerzas libres obtenemos que:

ZFx = 0 = Rx - Tx

ZFy = 0 = Ty + Ry – W – P

ZMoF = 0 = TyWL – PWL – W(WL)/2

(el momento de R es cero por dar en el punto “A”, al igual que Tx, el peso de la barra se concentra en la mitad de esta por eso para sacar su momento la longitud de la barra se divide entre dos )

Vamos a calcular la tensión del cable partiendo de la formula de momento de un fuerza:

0 = TyWL – PWL – W(WL)/2

Las longitudes de la barra se eliminan solas y despejando:

Ty = P + W/2

Conociendo las funciones trigonométricas sabemos que en nuestro diagrama la tensión es la hipotenusa de nuestro triángulo rectángulo y que Ty es nuestro cateto opuesto así que:

Sen q = Ty / T

T = Ty / Sen q

Ya tenemos la tensión del cable ahora nos falta saber el valor de la reacción de la barra, este lo conoceremos con la primera condición de equilibrio:

ZFx = 0 = Rx - Tx

ZFy = 0 = Ty + Ry – W – P

Entonces despejando Rx y Ry nos queda:

Rx = Tx

Ry = P + W – Ty

(Tx la calculamos con la función tangente)

La reacción la encontramos usando el método de composición:

R = Ö( Rx² + Ry²)

Finalmente para terminar nos hace falta la dirección de la resultante que en el esquema se ve representada con la letra griega a, usaremos la función tangente para descubrirla

Tan a = Ry/Rx

a = Arc Tan (Ry/Rx)

VII-. DESARROLLO DE LA PRACTICA

a) Construya el diagrama de cuerpo libre tomando en cuenta el dispositivo del laboratorio

b) Con el diagrama de cuerpo libre encontrar la tensión del cable

c) Tomando en cuenta las ecuaciones de equilibrio, determinar la reacción “R” en “A” y su ángulo

VIII-. CUESTIONARIO DEL EXPERIMENTO

1-. Representara el fenómeno físico mediante un esquema del experimento

2-. Con los valores obtenidos llenar el siguiente cuadro