OBJETIVOS ESPECIFICOS: Ser capaz de enumerar las cuatro fuerzas básicas que se observan en

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITÉCNICA

DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA NÚCLEO ARAGUA-SEDE MARACAY

DEPARTAMENTO DE ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERIA CÁTEDRA DE FÍSICA

PRACTICA Nro 4

DINÁMICA

OBJETIVO:

Familiarizar al alumno con la parte de la mecánica que estudia conjuntamente el movimiento y las fuerzas que lo originan

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Ser capaz de enumerar las cuatro fuerzas básicas que se observan en este experimento.

Saber que la fuerza de fricción estática máxima y la de fricción cinética son proporcionales a la fuerza normal entre las superficies.

Verificar que las fuerzas siempre se presentan en pareja, acción y reacción.

Verificar que las fuerzas actúan sobre cuerpos diferentes de forma que no pueden equilibrarse.

Verificar que la razón del valor de la fuerza al de la aceleración es siempre el mismo para un cuerpo dado.

Materiales Utilizados:

1 Regla graduada de 1 m 1 Patín (Carrito)

1 Plano inclinado

1 Trozo de madera

1 Polea fija

2 m de Cuerda (Nylon)

1 mesón

1 pesa de 200 gramos

Dinamómetro

Balanza

INFORMACIÓN FUNDAMENTAL:

Sabemos por experiencia que un objeto en reposo jamás comenzará a moverse por si mismo, sino que será necesario que otro cuerpo ejerza sobre el una tracción o un empuje.

Es también familiar el hecho de que para retardar el movimiento de un cuerpo, o para detenerlo, es necesaria una fuerza y que cuando la trayectoria de un cuerpo es rectilínea, es preciso ejercer una fuerza lateral para desviarlo de ella. Todos los procesos anteriores (aceleración, retardo o cambio de dirección) implican un cambio en el valor o en la dirección de la velocidad del cuerpo. En otras palabras en todos los casos, el cuerpo es acelerado, y ha de actuar una fuerza exterior para producir esta aceleración. Esto es lo que se denomina como la segunda Ley de Newton.

Aplicaciones de las leyes de Newton para fuerzas constantes:

a) En la determinación de la aceleración, velocidad y posición de una partícula en función del tiempo, conocidas todas las fuerzas que actúan sobre la partícula y

b) En la determinación de las fuerzas que actúan sobre una partícula, conocida la aceleración, la velocidad o la posición de la partícula en función del tiempo.

Si se conocen todas las fuerzas que actúan sobre una partícula, la aceleración resultante:

Sobre un cuerpo pueden actuar dos clases de fuerzas:

a) Fuerzas de contacto y

b) Fuerzas de acción a distancia.

Masa y peso: el peso de un cuerpo significa la fuerza gravitatoria ejercida por la tierra sobre él. Cuando un cuerpo es abandonado y se deja caer libremente, la única fuerza que actúa sobre él es su peso W y su aceleración es la de cualquier cuerpo que cae libremente, es decir:

Analicemos el movimiento de un bloque en un plano inclinado. CASO DINÁMICO, suponemos que se corta la cuerda:

Analicemos el movimiento de dos masas desiguales, como se ve en la

Figura 5 , si M2 > M1

Las fuerzas de fricción que obran entre superficies en reposo, una con respecto a la otra se llaman fuerzas de fricción estática y será igual a la mínima fuerza necesaria para iniciar el movimiento. Las fuerzas que obran entre las superficies en movimiento relativo se llaman fuerzas de fricción cinética donde

k

<

s

. Si Fs representa la magnitud de la fuerza de fricción

estática, podemos escribir Fs

s

N, y si Fk representa la magnitud de la

fuerza de fricción cinética, podemos escribir Fk =

k

N.

Fs fuerza de fricción estática

Fk fuerza de fricción cinética

s coeficiente de fricción estática

k coeficiente de fricción cinética

s >

k siempre

Aplicaciones de Leyes Empíricas

Este mismo procedimiento nos permite determinar el ángulo de

inclinaciones

K que se requiere para que el objeto conserve una velocidad

constante mientras resbala por el plano, una vez que se pone en marcha mediante un golpe, lo que origina que

μK = tg

K, siendo

k<

s.

Considérese un objeto móvil que se mueve en una superficie horizontal con velocidad Vo si el coeficiente de fricción cinético entre ambas superficies

es

μK, genere una ecuación que permita determinar la distancia mínima en

que se puede detener el objeto.

PARTE EXPERIMENTAL EXPERIENCIA No. 1

Procedimiento:

1.1. Haga el montaje de la figura dada. (Referirse a la Figura 1)

1.2. Aplique al cuerpo una fuerza paralela a la superficie de la mesa hasta que éste se desplace, empleando un dinamómetro.

1.3. Rompa el enlace entre el cuerpo y la fuerza aplicada.

Preguntas:

1.1.¿ Por qué se detiene el cuerpo cuando se rompe el enlace?

1.2. ¿Por qué no se desplaza el cuerpo cuando se coloca sobre la superficie de la mesa?

EXPERIENCIA No. 2

2.1 Realice el montaje de la figura dada. (Referirse a la Figura 3), considere la superficie lisa.

2.2. Deje libre ambas masas.

2.3. Determine las tensiones en cada cuerda en función de las masas.

2.4. Determine la aceleración de las masas en función de las masas.

2.5. ¿Cuál es la función de la polea en el sistema?

2.6. ¿Que tipo de movimiento se genera en el desplazamiento de los cuerpos ?.

EXPERIENCIA No. 3

3.1. Realice el montaje de la figura dada. (Referirse a la Figura 5), desprecie el roce de la polea.

3.2. Deje libre el sistema y observe.

3.3. Determine la tensión en cada una de las cuerdas en función de las masas.

3.4. Determine la aceleración del sistema en función de las masas.

EXPERIENCIA No. 4

4.1. Realice el montaje de la figura dada sobre el plano inclinado proporcionado.

Figura 9

4.2. Incline, la superficie hasta que el cuerpo tienda a desplomarse.

Figura 10 4.3. Mida el ángulo de inclinación del plano.

4.4. Incline la superficie hasta que el cuerpo comience a desplazarse y mida el ángulo de inclinación.

4.5. Determine parca el caso (4.2.) el coeficiente de roce estático.

4.6. Determine parca el caso (4.4.) el coeficiente de roce dinámico.

EXPERIENCIA No. 5

5.1. Realice el montaje de la figura dada, con un ángulo e = 45°. (Referirse a la Figura 10).

5.2. Deje libre el cuerpo de masa "m" a una altura determinada.

EXPERIENCIA No. 6

6.1. Realice el montaje de la figura dada. (Referirse a la Figura 8).

6.2. Aplique un impulso a la masa m ubicada sobre la superficie, de tal manera que adquiera una velocidad Vo.

6.3. Tome el punto de referencia de la masa a desplazar.

6.4. Mida el desplazamiento de la masa.

6.5. Genere el diagrama de cuerpo libre.

6.6. Genere una ecuación que permita determinar la velocidad inicial de la masa.

6.7. Debe aprovechar las experiencias anteriores para obtener el coeficiente de roce entre las superficies.

PREGUNTAS GENERALES:

1.- ¿Es posible que un objeto describa una curva cualquiera sin que se le imponga una fuerza?

2.- Si sobre un cuerpo actúa una sola fuerza conocida, ¿puede decirse en qué dirección se moverá el cuerpo a partir de ésta única información?

3.- Si se aplican varias fuerzas de módulo y direcciones diferentes sobre un cuerpo inicialmente en reposo, ¿cómo puede predecirse la dirección en que se moverá?

4.- ¿Puede ser negativa la masa de un cuerpo?

5.- Si sólo actúa una fuerza sobre un cuerpo, ¿deberá éste acelerarse?, ¿puede tener velocidad cero?

6.- Si un cuerpo carece de aceleración, ¿puede llegarse a la conclusión que no actúa ninguna fuerza sobre él?

7.- A partir de las definiciones de masa y peso, ¿será concebible utilizar la misma unidad para ambos?

8.- Si un cuerpo no está acelerándose, ¿no debe existir ninguna fuerza actuando sobre él?.

9.- ¿El movimiento de un cuerpo tiene lugar siempre en la dirección de la fuerza resultante?

10.- Si no existe ninguna fuerza actuando sobre un cuerpo, ¿el cuerpo no se acelera?

11.- ¿La masa de un cuerpo depende de su posición?

13.- ¿La acción es igual a la reacción solo si los cuerpos no están acelerándose?

14.- ¿Las leyes de Newton son válidas únicamente en los sistemas de referencia inerciales?

BIBLIOGRAFÍA:

FEYNMAN Richard; Leighton Robert. Física Volumen I. Editorial

Fondo Addison-Wesley Iberoamericana. 1971.

CATALOGO GENERAL DE FÍSICA. Editorial Leybold Didactic GMBA.

1978.

SERWAY Raymond. Física Tomo I. Editorial McGraw-Hill. Tercera

edición 1993.

DIAS De Deus Jorge; Pimenta Mario; Noronha Ana; Peña Teresa;

Brogueira Pedro. Introducción a la física. Editorial McGraw-Hill. 2001.