I.P.N. LABORATORIO DE FÍSICA II C.E.C. y T. “LÁZARO CÁRDENAS” PRÁCTICA No. __7__
NOMBRE _____________________________________________ BOLETA _____________ GRUPO ____________ TURNO ___________________________ FECHA _____________ ******************************************************************************
I.- NOMBRE DE LA PRÁCTICA.
“MÁQUINAS SIMPLES”.
II.- OBJETIVOS.
1) Representará el fenómeno físico mediante un dibujo del equipo de laboratorio.
2) Calculará la fuerza mínima para levantar el peso W representado en el equipo de laboratorio, para cada equipo empleado.
III.- MATERIAL Y APARATOS EMPLEADOS. Una mesa de poleas
Cordón suficiente
Un torno
IV.- CONSIDERACIONES TEÓRICAS. MÁQUINAS SIMPLES :
Una máquina es un instrumento que se usa para desarrollar trabajo en la forma más conveniente (alternando la magnitud o la dirección de la fuerza aplicada).
La ventaja que se obtiene al usar una máquina, reside en que una pequeña fuerza aplicada a la máquina (fuerza de entrada) se traduce en una fuerza mucho más grande (fuerza de salida) que la máquina aplica.
La Máquina Simple es aquella a la que se suministra energía por medio de una simple fuerza aplicada y ella a su vez desarrolla trabajo útil contra una fuerza resultante.
Algunos ejemplos de máquinas simples son : la palanca, el plano inclinado, las poleas, la prensa hidráulica, el torno o malacate, etc.
Principio de D´ALEMBERT.- La suma de los trabajos hechos por las fuerzas que actúan en un sistema cerrado en equilibrio dinámico es CERO. ( = 0 )
Comprobar prácticamente con que fuerza se equilibra el peso W suspendido en la polea fija de la figura No. 1
F se mueve una distancia (d) y
W se mueve una distancia (d) también Trabajo de F : = Fd
Trabajo de W : = Wd
= 0 = Fd - Wd ; Fd = Wd F = W
Calcular la fuerza necesaria para levantar el peso W de la figura No. 2, con una polea móvil y una fija.
F se mueve una distancia (d) y
W se mueve una distancia (d/2)
Trabajo de F ; = Fd Trabajo de W ; = W(d/2)
= 0 = Fd - W(d/2) ; Fd = W(d/2)
F = W/2 Sin considerar la fuerza de rozamiento.
Calcular la fuerza necesaria para levantar el peso W de la figura No. 3, por medio del siguiente sistema de poleas ( dos móviles y una fija ).
F se mueve una distancia (d) y
W se mueve una distancia (d/4)
Trabajo de F ; = Fd Trabajo de W ; = W(d/4)
= 0 = Fd - W(d/4) ; Fd = W(d/4)
F = W/4 Sin considerar la fuerza de rozamiento.
TORNO :
El mecanismo mostrado en la siguiente figura, consta de una cuerda enrollada en una rueda de radio (B), la carga es mantenida por el eje de la rueda, siendo el eje del radio (A) mucho más pequeño que el radio (B).
Para determinar la Ventaja Mecánica Ideal (VMI) de esta máquina simple, consideremos lo que sucede cuando la rueda y el eje dan una vuelta en sentido contrario a las manecillas del reloj ; la cuerda del círculo mayor se desenrolla una longitud igual a la circunferencia de la rueda. Asimismo, la cuerda que mantiene la carga, se enrollará una vuelta sobre el eje, esta longitud es justamente la circunferencia de eje (A), por lo tanto :
C1 = 2 B y
C2 = 2 A
Entonces :
VMI : Ventaja Mecánica Ideal (Relación de Radios)
VMI = C1/ C2 = 2 B / 2 A = B / A
VMR :Ventaja Mecánica Real (Relación de Fuerzas)
VMR = W / F
Esta es una máquina simple muy útil, la hemos visto usar en los posos artesianos para extraer agua, además el rozamiento es pequeño y lo podemos despreciar ; solamente dependerá de la relación de los radios de las circunferencias descritas.
EFICIENCIA :
Es la relación de el trabajo real entre el trabajo ideal, es también la relación de la (VMR) entre la (VMI) y la hemos representado por la letra griega ; Eta ( ). Por lo tanto :
= VMR / VMI = ( W / F ) / ( B / A ) = W A / B F V.- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA.
a) Coloca la cuerda en la polea fija, sujeta un peso W y equilíbralo con una fuerza F como se muestra en la figura No. 1.
b) Coloca una cuerda en el sistema de poleas (una móvil y una fija) como se muestra en la figura No. 2 y equilibra el peso W con una fuerza F.
c) Coloca una cuerda en el sistema de poleas (dos móviles y una fija) como se muestra en la figura No. 3 y equilibra el peso W con una fuerza F.
d) Enrolla una cuerda en el torno, después de pasarla por dos poleas fijas (para cambiar el sentido únicamente) y mide la fuerza aplicada en el radio mayor del torno con un dinamómetro.
VI.- CUESTIONARIO.
a) Representar el fenómeno físico mediante un dibujo del equipo.
b) Comprobar prácticamente con que fuerza se equilibra el peso W suspendido en la polea fija.
c) Calcular la fuerza F mínima necesaria para subir el peso W con un sistema de poleas (una móvil y una fija) F = ________ grf. Sin considerar el rozamiento.
d) Comprobará prácticamente el valor de la fuerza F = ________ grf. (práctica). e) La fuerza perdida por fricción es : fr = _________ grf.
f) Calcular la fuerza F mínima necesaria para subir el peso W con un sistema de poleas (dos móviles y una fija). Sin considerar el rozamiento. F = _________ grf.
g) Comprobar prácticamente el valor de la fuerza F = ________ grf. (práctica). h) La fuerza perdida por fricción es : fr = _________ grf.
i) Medir los radios empleados en el torno. A = __________ cm. B = __________ cm. j) Valor del peso que se va a levantar : W = __________ grf.
k) Valor de la fuerza F aplicada para levantar el cuerpo : F = __________ grf. l) Valor de VMR del torno : VMR = __________
m) Valor de VMI : VMI = __________ n) Valor de la eficiencia : = __________
ñ) ¿Que es una máquina ?___________________________________________________ _____________________________________________________________________ o) ¿Para que nos sirven las máquinas ? ________________________________________
_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ p) ¿Cuáles son las máquinas simples ? ________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ q) ¿Que representa la ventaja mecánica ?_______________________________________
_____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ r) ¿Cuáles son las unidades de la ventaja mecánica ? _____________________________
s) Defina la eficiencia de una máquina y establezca su ecuación correspondiente ( para el torno).
_____________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________________________________________________________________
VII.- ESCRIBA CINCO EJEMPLOS DE APLICACIONES DE MÁQUINAS SIMPLES. 1) _____________________________________________________________________ 2) _____________________________________________________________________ 3) _____________________________________________________________________ 4) _____________________________________________________________________ 5) _____________________________________________________________________ VII.- CONCLUSIONES. ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________
