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Universidad de la sabanaFacultad de ingeniera
Esttica
ASIGNATURA : Laboratorio de fsica mecnicaINTEGRANTES : Wendy Lucia Gmez Murcia, Julian David Quiano !astroPROFESOR : Juan Manuel "alvador #odr$uezFECHA : %% de se&tiembre de %'()
O!ETI"OS#
O!ETI"O GENERA$#
*studiar las fuerzas &resentes dentro de un sistema, el cual tiene variosdinammetros +ue estn unidos a un etremo en donde se sueta un &eso
es&ecfico, &ara analizar como interact-a dic.o &eso dentro del sistema y observar
+ue fuerza $enera este en cada uno de los dinammetros +ue contiene el sistema
a analizar/
O!ETI"OS ESPEC%FICOS#
*studiar la fuerza esttica +ue contiene un determinado sistema/
Determinar el n$ulo con el +ue la fuerza 0&eso1 afecta a los dinammetroscontenidos en el sistema/
2nalizar los diferentes sistemas &ro&uestos durante la &rctica/
Definir la fuerza +ue se $enera en cada uno de los dinammetros del
sistema, al momento de incor&orar el &eso dentro del mismo/
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!om&arar cada uno de los sistemas &ro&uestos en clase/
&ARCO TE'RICO#
*l conce&to de fuerza nos da una &e+ue3a descri&cin de la interaccin
entre &artculas en un sistema determinado/ !uando un cuer&o eerce unafuerza directa con otro cuer&o dic.a fuerza se llama fuerza de contacto, &or
otra &arte dentro de la fsica mecnica tambi4n se evidencia otra clase de
fuerza, la cual se llama fuerza de lar$o alcance como &or eem&lo la fuerza
+ue eerce el sol sobre la tierra con ayuda de la fuerza de la $ravedad/
*n la fsica la fuerza se describe como un vector, debido a +ue una fuerza
interna o eterna +ue act-a al sistema a analizar es ca&az de em&uar o
tirar de un cuer&o en diferentes direcciones/ 5or lo tanto como cual+uier
vector la fuerza cuenta en una direccin, un sentido y una ma$nitud/
Las unidades +ue se utilizan &ara denotar la fuerza +ue act-a en una&artcula o en un sistema establecido son los 6e7tons 061/ "i dentro de un
sistema se involucra ms de una fuerza &ara mover un cuer&o o &artcula,
la fuerza total de todo el sistema es la suma de todas las fuerzas +ue est4n
interactuando dentro o fuera del sistema/
Dentro de la fsica mecnica se dice +ue un sistema &ermanece en
e+uilibrio siem&re y cuando la sumatoria de fuerzas +ue estn involucradas
dentro de este se anulan unas a otras, es decir +ue la fuerza resultante de
todo el sistema es i$ual a cero/
Que un sistema est4 en e+uilibrio, no solo de&ende de sus fuerzas internas/
*l e+uilibrio de cual+uier sistema +ue vaya a ser analizado de&ende de las
fuerzas eternas +ue &uedan involucrarse al momento de analizar el
sistema o durante un tiem&o determinado en el cual el sistema este
interactuando/
!ientficamente los factores tanto internos como eternos +ue determinan
el e+uilibrio de un sistema estn definidos &or las diferentes leyes
establecidas &or el fsico matemtico 8saac 6e7ton/
8saac 6e7ton estableci tres leyes fundamentales +ue determinandiferentes as&ectos fsicos +ue se &ueden evidenciar dentro de un sistema,
dic.as leyes actualmente si$uen en &ie ya +ue el estudio +ue elaboro el
se3or 6e7ton con el cual analizo adecuadamente todos los fenmenos o
variables +ue &ueden &resentarse dentro de un sistema/
De acuerdo con lo anterior las leyes desarrolladas &or 6e7ton son:
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() PRI&ERA $E*#
9eniendo claras al$unas &ro&iedades con las +ue cuenta la fuerza,
&odemos decir se$-n esta ley +ue si un cuer&o est en re&oso y sin
nin$una fuerza neta actuando sobre 4l, el cuer&o &ermanecer en
re&oso lo +ue se denomina inercia/ 5or lo tanto &odemos concluir +ue&ara +ue un cuer&o se manten$a en movimiento necesita una fuerza, y
+ue naturalmente cual+uier cuer&o +ue describa cual+uier ti&o de
movimiento en al al$-n momento tiene +ue frenar a menos +ue se le
a&li+ue una fuerza constante +ue no &ermita +ue este ti&o de fenmeno
fsico/
6aturalmente cada vez +ue una &artcula se mueve sobre una
su&erficie, inde&endientemente de la fuerza +ue se le im&on$a &ara +ue
dic.a &artcula describa un movimiento, siem&re .ay una fuerza +ue
$eneralmente tiende a o&onerse a la fuerza im&artida a dic.a mol4cula
&ara &rovocar su movimiento, esta fuerza se denomina fuerza de
friccin, +ue en ultimas es la +ue causa +ue un cuer&o se frene durante
diferentes eta&as de su trayecto/
La frmula +ue describe y analiza esta &rimera ley &lanteada &or el
se3or 8saac 6e7ton es la si$uiente:
P=mv
Durante un movimiento &ueden &artici&ar ms de una fuerza, en estaley lo +ue tiene relevancia en la fuerza neta del sistema la cual se
determina sumando todas las fuerzas +ue estn involucradas dentro del
sistema:
Fn=F1+F2+F3++FN
"i sobre un cuer&o no act-an fuerzas o act-an varias fuerzas +ue al
sumarlas, la fuerza neta del sistema es cero, dentro de la fsica se dice
+ue la &artcula esta en e+uilibrio/ 5ara +ue esto se cum&la cada uno de
los com&onentes de la fuerza tiene +ue ser i$ual a '/
Fx=0 ;Fy=0 ;Fn=Fx+ Fy=0
0La &artcula esta en e+uilibrio1
+) SEGUN,A $E*#
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!omo se dic.o .asta el momento el movimiento de una &artcula
de&ende com&letamente de la fuerza neta +ue se le im&on$a/
sicamente est demostrado +ue la &artcula tendr la misma
aceleracin 0ma$nitud y direccin1 +ue la fuerza neta/
*sta ley relaciona la ma$nitud de la fuerza neta con una &artcula y suma$nitud de aceleracin +ue describe durante el movimiento a la .ora
de im&onerle una fuerza/ 5or lo tanto si una fuerza eterna neta act-a
sobre una &artcula, este &or naturaleza se acelera/
La direccin de la aceleracin es la misma +ue la de la fuerza neta y el
vector +ue describe la fuerza neta es i$ual a la masa de la &artcula +ue
est siendo analizada &or la aceleracin +ue cuanta una vez se le
im&one la fuerza &ara &rovocar su movimiento/ La ecuacin +ue
describe dic.o fenmeno es:
Fn=ma
"i la trayectoria de la &artcula se desarrolla en un &lano coordenado de
dos o ms dimensiones fuerza tendr +ue ser analizada, se$-n sea su
movimiento en cada uno de los ees/ *s decir:
Fx=max ;Fy=may ;Fz=maz
-) TERCERA $E*#
;na fuerza +ue act-a sobre sobre una &artcula siem&re va a ser el
resultado de su interaccin con otra &artcula +ue conten$a el mismo
sistema, &or lo tanto las fuerzas de las &artculas son &ro&orcionales/
*n todos los casos la fuerza +ue eerce una &artcula sobre otra
&artcula tiene direccin o&uesta a la fuerza +ue la &rimera &artcula
eerce sobre esta, los estudios demuestran +ue al interactuar dos
&artculas o cuer&os las fuerzas +ue eercen mutuamente son i$uales
en ma$nitud &ero en sentido diferente/ Lo cual se evidencia de lasi$uiente forma:
Fa sobreb=Fb sobre a
Lo +ue +uiere decir +ue si el cuer&o 0a1 eerce una fuerza sobre el
cuer&o 0b1, entonces 0b1 eerce la misma fuerza sobre 0a1/ !omo se
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e&lic antes esta fuerza tienen la misma ma$nitud &ero direccin
o&uesta debido a +ue las fuerzas act-an sobre diferentes cuer&os/
ANLISIS DE DATOS:
f(x) = 0.01x - 0.05R = 1
Fuerza en funcion de la masa
Dinammetro 1N
Masa(g) T(N)
10 0,1820 0,2830 0,380 0,850 0,58!0 0,!8
"0 0,"880 0,88#0 0,#8
$ineali.aci/n
dinamom
etro
escala 10
N
50 0,60 0,!80 0,8100 1110 1,1150 1,5160
1,!180 1,8200 2
Dina
mom
etro
escal
a 2 N
1
0
0,
18
2
0
0,
23
4
0
0,
3
5
0
0,
87
0
0,
!8
8
0
0,
88
1
0
0
1,
151
1
0
1,
1#
1
3
0
1,
38
1
4
0
1
,#
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(/ 5ara realizar la linealizacin de esta $rfica se o&t &or rec.azar un dato,
ya +ue esta ya era una funcin lineal/
dinamometroescala 10 N
ol!mna1
$asa (%)
Fuerza
(&)!0 0,!80 0,8
100 1110 1,1150 1,51!0 1,!180 1,8200 2
f(x) = 0.01x ' 0R = 1
Fuerza s $asa
2. ara el caso de es*e dinam+me*ro, si *uo ue linealizar la %r/ca recazar alores.
Dinamometro
escala "N
ol!mna
1$asa (%) F(&)
20 0,230 0,380 0,88
110 1,1#130 1,38
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10 1,#
f(x) = 0.01x ' 0.02R = 1
Fuerza s $asa
#$ a *ercera %r/ca ued+ exac*amen*e i%ual a la lan*eada, los da*osfueron mu exac*os, or lo *an*o la funci+n lineal %ra/cada es correc*a.
MESA 1:
FX:TBCosTAcos=0
Fy :TBSen+TASen w=0
1. m= 110%
FX:1Ncos550,6Ncos 43=0,13N
Fy :1NSen55 +0,6NSen43 1,08N=0,15N
F=0,20&
=49,09
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$ar%en de 4rror 60-0,206=0,20&
7uma %r/ca
2. m=150%
%
A
$esa 11.m=110%Fresul*an*e0,02&9n%ulo 8:
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FX:0,4NCos75 1,2Ncos83 =0,04N
Fy :0,4NSen75+1,2NSen831,5N=0,08N
F=0,0"&
=116,56
$ar%en de error 60-0,0"6=0,0"&
7uma %r/ca
%
A
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3. m=120%
FX:0,4NCos381,2Ncos75=4,6103N
Fy:0,4
NSen
38+1,2
NSen
751,2
N=0,2
N
F= 0,20&
=88,68
$ar%en de 4rror 60-0,206=0,20&
$esa 12. m=150F resul*an*e0,0#&
9n%ulo 11#:
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7uma*oria %r/ca
%
A
$esa 13. m=120%F resul*an*e
0,02&9n%ulo #0:
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MESA ":
FX:TBCosTAcosTCCos=0
Fy :TBSen+TASen TCSenw=0
1. m=200%
FX:1,7Ncos 631,5Ncos610,4Ncos 55=0,18N
Fy :1,7NSen63+1,5NSen610,4NSen551,96N=0,54N
F=0,5"&
=108,43
$ar%en de error 60-0,5"6=0,5"&
7uma*oria %r/ca
%
A
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2. m=1#0%
FX:6,4Ncos551,2Ncos302,8Ncos36=0,37N
Fy :6,4NSen55+1,2NSen30 2,8NSen36 1,86N=2,34N
F=2.3"&
=81,01
$ar%en de error 60-2,3"6=2,3"&
$esa 21.m=200%
F resul*an*e0,5"&9n%ulo resul*an*e10#:
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7uma*oria %r/ca
%
A
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3. m=200%&
FX:2,8Ncos550,6Ncos 401,2Ncos 25=0,06N
Fy :2,8NSen55+0,6NSen401,2NSen251,96N=0,21N
F= 0,22&
=74,05
$ar%en de error 60-0,226=0,22&
$esa 22. m=1#0%F resul*an*e 2,3!&9n%ulo resul*an*e82:
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7uma*oria %r/ca
%
A
$esa 23. m=200%F resul*an*e 0,22&
9n%ulo resul*an*e"5:
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ANLISIS DE &ES'LTADOS:
*n este laboratorio &ara determinar las reacciones +ue se eercen sobre las
diferentes masas seleccionadas< es de suma im&ortancia com&render las
restricciones +ue otros cuer&os le im&onen al movimiento/ *n este caso se &uede
observar +ue se im&ide la traslacin, &erdiendo los $rados de liberta +ue &osee uncuer&o, y &or otra &arte tambi4n se im&ide la rotacin al ee, &or lo cual el cuer&o
tam&oco $ir alrededor de al$-n ee< la masa valorada se encuentra esttico/
*stas observaciones nos &ermiten afirmar +ue lo +ue se es&erara es +ue la
fuerza resultante eercida sobre la masa sea i$ual ', tal como se e&res de forma
vectorial en las ecuaciones &ro&uestas/
9odo lo dic.o anterior se so&orta con la &rimera ley de e+uilibro enunciada &or
6e7ton +ue se refiere a +ue: ="i sobre un cuer&o no act-an fuerzas o act-an
varias fuerzas +ue al sumarlas, la fuerza neta del sistema es cero, dentro de la
fsica se dice +ue la &artcula esta en e+uilibrio/ 5ara +ue esto se cum&la cada unode los com&onentes de la fuerza tiene +ue ser i$ual a '>/
2l ser una &rctica e&erimental se &ercibe +ue las fuerzas resultantes difieren de
', en el caso de la mesa ( y %/ 2l com&arar los resultados de la mesa ( y de la
mesa %, se observa +ue se obtuvieron meores resultados en la sumatoria de
com&onentes de las fuerzas y la fuerza resultante, ya +ue se encuentran ms
cercanos a ', +ue es el resultado es&erado como se enunci anteriormente/ 5or lo
tanto se infiere +ue entre menos fuerzas sean a&licadas a un cuer&o
e&erimentalmente, eiste un inferior mar$en de error/ 5or otra &arte en la mesa
%, se observa +ue .ay unos resultados si$nificativamente elevados, es&ecialmente
los +ue conciernen a la sumatoria de fuerzas en el ee y/ *sto se debe a diversosfactores, a &arte de los errores e&erimentales e incertidumbre, se debe tener en
cuenta la &osicin en la cual estaban austados los dinammetros, ya +ue el
dinammetro n-mero tres estaba en una &osicin +ue difiere con los otros dos
dinammetros, entonces la fuerza marcada &osee ms incertidumbre de la normal, se
sabe +ue esta fuerza debe ser &ro&orcional al &eso, de .ec.o se es&erara +ue el
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valor fuera i$ual, y +ue el sistema se encuentra en e+uilibrio/ 5or tal motivo la
obtencin de la $rfica vs m, es lineal y creciente/
CONC$USIONES#
;na &artcula &ermanece en e+uilibrio bao la interaccin de dos
fuerzas, si y solo si, las fuerzas tienen la misma ma$nitud sobre
cada una de las &artculas y la direccin es en el sentido
contrario, es decir una en sentido &ositivo y otra en sentido
ne$ativo/
Las fuerzas se &ueden sumar entre s, solo si todas act-an en un
sistema determinado y act-an sobre una sola &artcula +ue
conten$a dic.o sistema/
9oda &artcula sometida a un sistema donde se involucren
fuerzas, contara con la direccin y ma$nitud de la fuerza +ue se
le im&uso, antes de entrar al sistema o durante +ue esta
interact-a con el sistema/
"i un sistema fsico determinado se encuentra en e+uilibrio es
decir +ue la fuerza neta del sistema es i$ual a cero, se tiene +ue
verificar +ue cada una de las com&onentes de las &artculas +ue
interact-an dentro del sistema es i$ual a cero/
Durante esta &rctica &udimos a&reciar +ue dentro de un
sistema &uede .aber &resencia de dos o ms fuerzas
relacionadas con una &artcula en concreto +ue conten$a dic.o
sistema y la &artcula solo &ermanece en e+uilibrio si la suma de
todas las fuerzas +ue interact-an sobre ella es i$ual a cero/
Debido a los diferentes errores +ue se cometieron a la .ora de
tomas de al$unas medidas como la lon$itud y el n$ulo, el valor
de la fuerza neta de los diferentes sistemas analizados no da
cero, &ero si es muy cercana ya +ue los errores +ue se
cometieron eran mnimos/
I$IOGRAF%A#
"ears, / emansEy, M/ Foun$, M/ sica universitaria/
olumen (/ 6ovena edicin/ !a&tulo H/ 0%'('1/ 2ddison
Wesley Lon$man/ !iudad de M4ico, M4ico/
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