GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA I EQUILIBRIO ESTÁTICO FUERZAS Y ACELERACIONES SANTIAGO DE CALI UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS DDEEPPAARRTTAAM MEENNTTOO DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOOSS GGUUIIAASS DDEE FFIISSIICCAA II FUERZAS Y ACELERACIONES OBJETIVOS: Primera parte Suma de Fuerzas § Utilizar métodos geométricos para el análisis de problemas físicos. § Analizar el carácter vectorial de las fuerzas. § Calcular la fuerza equilibrante en un sistema. DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA: Un pequeño anillo es sometido a la acción de dos fuerzas diferentes y conocidas, F1 y F2 en un plano horizontal. Se trata de calcular y luego medir la fuerza F3 necesaria para que el anillo esté en equilibrio. La mesa de fuerzas es un instrumento didáctico que permite realizar las fuerzas sobre el anillo mediante cuerdas que pasan por una polea de baja fricción y sostienen pesos en sus extremos. De esta manera podemos conocer la magnitud de las fuerzas midiendo pesos. Además, el instrumento cuenta con una graduación de su circunferencia que permite medir ángulos DDEEPPAARRTTAAM MEENNTTOO DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOOSS GGUUIIAASS DDEE FFIISSIICCAA II y definir la dirección de las fuerzas. El propósito más general de esta experiencia es verificar que las fuerzas deben ser tratadas como vectores. TRABAJO ANALÍTICO: En las dos situaciones que se plantean a continuación, calcule la fuerza equilibrante F3 usando: 1. Métodos Geométricos. 2. Método de las componentes rectangulares. a) F1= 50gf F2= 55gf y forman entre sí un ángulo de 90°. b) F1= 50gf F2= 55gf y forman entre sí un ángulo de 120°. No olvide que para especificar F3 es necesario determinar su magnitud y su dirección. Defina claramente sus ejes. TRABAJO PRÁCTICO: Verifique experimentalmente los resultados obtenidos. Mida la fuerza equilibrante en cada caso. Haga un tratamiento razonado de los errores cometidos y trate de cuantificarlos. Segunda parte Aceleraciones en un arreglo de poleas OBJETIVOS: § Aplicar la segunda ley de Newton. § Encontrar las relaciones entre las posiciones, las velocidades y las aceleraciones de dos cuerpos suspendidos en un arreglo de poleas. § Obtener una medida aproximada de la aceleración de la gravedad. TRABAJO ANALÍTICO: Ø Suponiendo poleas ideales (de masa nula y sin fricción en el eje), realice un diagrama de fuerzas de cada masa. Ø Elija los ejes apropiados. Ø Plantee la ecuación de movimiento para cada masa. Ø Suponiendo que las poleas son ideales, halle la aceleración de cada cuerpo en términos de sus pesos. Ø Encuentre analíticamente la relación entre las posiciones, los desplazamientos, las velocidades y las aceleraciones de los dos cuerpos. DDEEPPAARRTTAAM MEENNTTOO DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOOSS GGUUIIAASS DDEE FFIISSIICCAA II TRABAJO PRÁCTICO: 1. Mida cada una de las masas y calcule su aceleración. 2. Suelte el sistema desde el reposo. 3. Mida la altura de caída de M1, el tiempo que demora en caer y con base en ello determine la aceleración lineal de cada masa. Compárela con el valor obtenido analíticamente. 4. Encuentre el valor de la aceleración de la gravedad utilizando solamente las mediciones realizadas. Calcule la incertidumbre de este valor de g. DDEEPPAARRTTAAM MEENNTTOO DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOOSS GGUUIIAASS DDEE FFIISSIICCAA II