fisica tecnica laboratorio 2

UNIVERSIDAD DON BOSCO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BASICA
LABORATORIO DE FISICA
ASIGNATURA: FISICA TECNICA
LABORATORIO 2: VECTORES
I. OBJETIVO GENERAL
Encontrar fuerzas desconocidas aplicando el método gráfico y de componentes rectangulares para un sistema de tres fuerzas
II. INTRODUCCION TEORICA
Para saber si un cuerpo está o no en equilibrio, podemos hacer una representación gráfica de las
fuerzas que actúan sobre él; por ejemplo, consideremos que las fuerzas que están actuando
sobre el cuerpo están dadas por: F1, F2, F3 y F4 como se muestra en la Fig. 1, donde el tamaño de
cada una es proporcional a su longitud, la dirección y el sentido están representados por la punta
de la flecha. Para sumarlas gráficamente las dibujamos de manera consecutiva, de modo que se
forma un polígono; si éste es cerrado, entonces la suma de las fuerzas es cero y el cuerpo está en
equilibrio; si el polígono no es una figura cerrada, habrá una fuerza neta actuando sobre el cuerpo.
a)
b)
Fig. N° 1
Fig. N° 1. (a) Cuatro vectores de fuerza actuando sobre un objeto, cuya
suma por el método gráfico resulta ser diferente del cero, provocan que
el cuerpo no esté en equilibrio. (b) Cuatro vectores actuando sobre un
cuerpo, cuya suma es cero, provocan que el cuerpo esté en equilibrio.
Por lo anterior, para garantizar que el cuerpo esté en equilibrio, se deben
cumplir simultáneamente dos condiciones: que la suma de las fuerzas
actuando sobre él sea cero y que la suma de las torcas sea cero, es
decir:
y
. Lo primero garantiza que no hay movimiento de
translación, y lo segundo que no hay giro o rotación.
Fig. N° 2
Fig. N° 2. Una aplicación de lo anterior, en medicina, es la inmovilización de huesos rotos, o en
sistemas de tracción como el de Russell, que se aplica en caso de fractura de fémur.
SUMA GEOMÉTRICA DE VECTORES
Para sumar vectores gráficamente se realiza el siguiente procedimiento:
1. Se busca una escala adecuada para los vectores a graficar
2. Se trazan primero los vectores conocidos a escala y el ángulo debido
3. Se traza el siguiente vector a la misma escala y el ángulo apropiado con su cola en la cabeza
del primer vector
4. Se traza el vector desconocido que se extiende desde la cola del primero a la cabeza del segundo y se mide su magnitud como se muestra en la Fig. N° 3
B
𝜃1
A
C
𝜃2
Fig. Nº 3 Suma gráfica de vectores
Componentes de un vector es la posición del mismo sobre un eje. En la Fig. N° 4, por ejemplo,
Ax es la componente del vector A en el eje x y Ay es la componente a lo largo del eje y. Para hallar
la proyección de un vector a lo largo de un eje, trazamos rectas perpendiculares desde los dos
extremos del vector al eje como se muestra. La proyección de un vector en un eje “x” es su
componente “x”, del mismo modo, la proyección sobre el eje y es la componente “y”. El proceso de
hallar las componentes de un vector recibe el nombre de resolver un vector. Una componente de
un vector tiene la misma dirección (a lo largo de un eje) que el vector.
Y
𝐴
Ay
𝜃
Ax
X
Fig. Nº 4 Componentes rectangulares de un vector
Usando las funciones trigonométricas seno y coseno se pueden determinar los valores de Ax y Ay
Ay
A , entonces:
Ax
cos eno 
A , entonces:
seno 
Ay  Asen
Ax  A cos 
Para determinar las componentes de varios vectores se suman los que se encuentran en el mismo
eje de todos los vectores tomando en cuenta el sentido de éstos.
Las componentes en “x”
Las componentes en “ y”
Rx = Ax + Bx + Cx
Ry = Ay + By + Cy
III. TAREA PREVIA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Qué son las magnitudes escalares
Escriba tres ejemplos de magnitudes escalares
Qué son magnitudes vectoriales
Escriba tres ejemplos de magnitudes vectoriales
Escriba el nombre de los métodos de adición de vectores que se utilizarán en la práctica
Qué son fuerzas concurrentes
IV. MATERIAL Y EQUIPO
Mesa de demostración
Transportador magnético
Dinamómetro de torsión
Ganchos magnéticos
Masas de 50 g
Porta pesa de 10 g
Hilo de nylon
V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Parte A: DETERMINACION DE UNA FUERZA DESCONOCIDA
1.
El montaje del equipo aparece esquematizado en la Fig. Nº 5
A
Dinamómetro
B
𝜃2
𝜃1
C
Fig. N° 5
2.
3.
Coloque en el porta pesas 3 masas de 50 g y anote el valor de las fuerzas en la cuerda A y C
en la tabla N° 1.
Mida los ángulos de cada fuerza utilizando el transportador y anote los datos en la tabla N° 1
Tabla N° 1
Cuerda
Fuerza
Ángulo (°)
A
B
C
PARTE B: DETERMINACION DE DOS FUERZAS DESCONOCIDAS
1.
Utilizando el esquema de la Fig. N° 5 de la parte A, retire el dinamómetro de torsión y coloque
la cuerda en la pinza que esta sujetada a la base con soporte.
2.
Coloque en el porta pesas 5 masas de 50g y anote el valor de las fuerzas en la cuerda Cen la
tabla N° 2
3.
Mida los ángulos de cada fuerza utilizando el transportador y anote los datos en la tabla N° 2.
Tabla N° 2
Cuerda
A
Fuerza
Ángulo (°)
B
C
VI. HOJA DE ANALISIS DE RESULTADOS
PARTE A: DETERMINACION DE UNA FUERZA DESCONOCIDA
1. Represente gráficamente el sistema de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud
para los vectores conocidos
2. Utilizando el método gráfico para la suma de vectores, determine el valor de la magnitud del
vector fuerza desconocida.
3. Utilice el método de componentes rectangulares para determinar el valor de la fuerza desconocida
4. Compare la respuesta del numeral 3 con el 4
PARTE B: DETERMINACION DE DOS FUERZAS DESCONOCIDAS
5. Represente gráficamente el sistema de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud
para los vectores conocidos
6. Utilizando el Método gráfico, determine el valor de las dos fuerzas desconocidas.
7. Utilice el método de componentes rectangulares para determinar el valor de las fuerzas desconocidas
8. Compare la respuesta del numeral 6 con el 7
9. Escriba las aplicaciones que tienen los vectores
10. Escriba conclusiones y comentarios.
Física técnica. Laboratorio Nº 2. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales
Departamento: Ciencias Básicas
Laboratorio: Física
Asignatura: Física Técnica
NOTA
Vectores
N°
Apellidos
Nombres
Carnet
Firma
GT
1
2
3
4
5
Nombre y firma del Docente de Laboratorio:
MESA:
N°
1
GL:
Criterios a evaluar
Presentación y orden
FECHA:
% Asignado
5
Parte A:
2
Represente gráficamente el de fuerzas indicando
la dirección, el sentido y la magnitud para los
vectores conocidos
10
Utilizando el método gráfico para la suma de
vectores, determine el valor de la magnitud del
vector fuerza desconocida
10
4
Utilice el método de componentes rectangulares
para determinar el valor de la fuerza desconocida
10
5
Compare la respuesta del numeral 3 con el 4
3
5
Parte B:
6
Represente gráficamente el sistema de fuerzas
indicando la dirección, el sentido y la magnitud
para los vectores conocidos
10
7
Utilizando el Método gráfico, determine el valor
de las dos fuerzas desconocidas
10
8
Utilice el método de componentes rectangulares
para determinar el valor de las fuerzas desconocidas
10
Compare la respuesta del numeral 6 con el 7
10
9
10 Escriba las aplicaciones que tienen los vectores
10
11 Escriba conclusiones y comentarios.
10
TOTAL DE PUNTOS
100
% Obtenido Observaciones