UNIVERSIDAD LIBRE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BÁSICAS
NOMBRE DE LA ASIGNATURA FÍSICA MECÁNICA
CÓDIGO ASIGNATURA 02311
LABORATORIO No 2
TÍTULO DE LA PRÁCTICA MESA DE FUERZAS. VECTORES DURACIÓN
2 HORAS.
BIBLIOGRAFÍA SUGERIDA
- Sears y Z., Física Universitaria, Tomo I, Editorial Pearson, décima tercera edición. …. -Gutiérrez Aranzeta Carlos, Introducción a la
metodología experimental, Edit. Limusa
1. OBJETIVOS.
1.1. Afianzar las operaciones aritméticas de suma y resta de vectores, a través de los métodos gráfico, analítico y experimental.
1.2. Comparar y analizar el valor obtenido de la fuerza resultante en cada uno de los tres métodos
2. MATERIAL A UTILIZAR. 2.1 Mesa de fuerzas
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2.2 Tres poleas sin fricción
2.3 Tres porta masas, anillo e hilo 2.4 Juego de masas
2.5 Transportador (ESTUDIANTE) 2.6 Regla (ESTUDIANTE)
2.7 Papel milimetrado (ESTUDIANTE)
3. MARCO TEÓRICO.
El Mundo en que se mueve el ingeniero es prácticamente vectorial, por esto es necesario aprender a resolver correctamente cálculos físicos vectoriales, de modo que al resolverlos podamos trasladar la teoría a la práctica.
Investigue qué es una cantidad vectorial, de algunos ejemplos e indique las diferencias con los escalares.
Indique qué operaciones matemáticas se pueden realizar con vectores.
Investigue cómo se hace la suma de vectores por el método gráfico, sus ventajas y desventajas.
¿En qué consiste la suma de vectores por el método de las componentes rectangulares?, de ejemplos.
Indique algunas aplicaciones de la suma de vectores en la ingeniería, especialmente la ambiental, industrial, mecánica y de sistemas.
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4. PROCEDIMIENTO. 4.1. Método Gráfico
4.1.1. Encuentre por el método gráfico la tensión resultante (TR ) de la suma de los vectores TA y TB, si TA tiene una magnitud de 0,78 N. en una dirección de 20° al norte del este y TB tiene magnitud de 1,56 N. en una dirección de 30° al oeste del norte.
Dibuje los vectores TA y TB colocando la cola de TB en la punta de TA. (Tenga cuidado de escoger una escala adecuada y medir perfectamente los ángulos.)
Trace la tensión resultante solicitada con un vector TR que va desde la cola de TA hasta la punta de TB.
Mida con la regla la longitud de TR y utilizando la escala que escogió haga la equivalencia y encuentre el valor de TR en newton, luego con el transportador mida el ángulo obtenido.
TR = ? N. Ɵ = ?
4.2. Método de las componentes rectangulares.
Para el cálculo de la tensión resultante por este método no debe tener en cuenta para nada los resultados de método anterior.
Por el método de suma de vectores de las componentes rectangulares, encuentre la magnitud y dirección de TR, utilizando las mismas condiciones y valores de TA y TB del numeral 4.1
4.2.1. Dibuje tanto TA como TB en un plano cartesiano con sus correspondientes componentes rectangulares.
TAX = ? TBX = ?
TAY = ? TBY = ? 4.2.2. Encuentre TX sumando las componentes en el eje x 4.2.3. Encuentre TY sumando las componentes en el eje y
4.2.4. Dibuje TX y TY en un plano cartesiano y por medio del teorema de Pitágoras encuentre la tensión resultante TR.
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4.2.5. Por la función Tangente encuentre el ángulo correspondiente. Ɵ = ?
4.3. Método Experimental
4.3.1. Construya el montaje de la mesa de fuerzas; el anillo debe ir montado dentro del tornillo central de la mesa, 2 de los hilos irán a las poleas que sostendrán a las masas colgantes en las direcciones mencionadas.
mA = 80 gr. Equivalente a 0,78 N. 20° al norte del este mB = 160 gr. Equivalente a 1,56 N. 30° al oeste del norte
Y el tercer hilo en la polea que se utilizará para hallar experimentalmente la tercera masa que equilibrará el sistema.
4.3.2. Una vez ubicadas las masas A y B, por ensayo y error encuentre la masa y el ángulo de equilibrio; esto se sabrá cuando el anillo deje de hacer contacto con el tornillo central de la mesa.
4.3.3. Observe con cuidado el ángulo que forma el tercer hilo, este será el ángulo de la tensión resultante.
Ɵ = ?
4.3.4. La tensión de equilibrio es igual al peso de la masa colgante por estar en reposo. Calcúlela multiplicando la masa por la constante g de la aceleración de la gravedad. (No olvide utilizar el mismo sistema de unidades)
Te = ? N. Compare Te con TR :
¿La tensión de equilibrio es la misma tensión resultante? Explique por qué si o por qué no.
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5. ORIENTACIONES PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
Realice los cálculos utilizando para ello los conceptos y ecuaciones expuestos. Ordene y registre los datos tomados en la tabla No.1 teniendo en cuenta las unidades utilizadas Tabla de resultados:
MÉTODO % DE ERROR
Gráfico Analítico
(Teórico) Experimental Gráfico Experimental TR
(newton) Ɵ
Tabla No.1 6. CÁLCULO DE ERROR.
Calcule el error porcentual de los resultados obtenidos en los métodos gráfico y experimental con respecto a los datos teóricos
% 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 =𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 − 𝐸𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑇𝑒ó𝑟𝑖𝑐𝑜 ∗ 100
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y COMPARACIÓN.
Analice los resultados junto con los cálculos expuestos en la tabla, compárelos con la teoría y las hipótesis propuestas.
8. CONCLUSIONES.
Las conclusiones deben responder a los objetivos planteados y deben ser necesariamente una consecuencia del experimento realizado. Por tanto, deben justificarse y ser coherentes con los resultados obtenidos.
9. CRITERIOS DE EVALUACIÓN.
9.1. Al ingresar al laboratorio, después de haber leído la guía correspondiente, cada uno de los estudiantes debe tener consignado en la bitácora, el marco teórico, el
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procedimiento presentado en un diagrama de flujo dando respuesta a las orientaciones planteadas en la guía, como pre informe.
9.2. Durante la práctica, se tomarán los datos ordenadamente, se entregará al profesor una copia, para confrontarlos con los que se consignan en el reporte científico.
9.3. El grupo entregará, en un formato de reporte científico, máximo por tres (3) estudiantes, en la hora de teoría siguiente que asigne el profesor, teniendo en cuenta cada uno de los apartes que tenga el formato del reporte científico.
9.4. La nota de cada laboratorio será de acuerdo a los siguientes criterios:
Criterio Pre informe
Reporte científico y
Trabajo en laboratorio Total Porcentaje
