FÍSICA I PRÁCTICA 1 DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE:

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1 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. FÍSICA I PRÁCTICA 1 DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE: IDENTIFICAR LAS FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE UN OBJETO. REPRESENTAR CON VECTORES TODAS LAS FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE UN OBJETO. ELABORAR UN DIAGRAMA Y COLOCAR LAS FUERZAS CON SUS RESPECTIVAS COMPONENTES DE FUERZAS.

2 1.1 MARCO TEÓRICO. Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es una representación gráfica utilizada para analizar las fuerzas que actúan sobre un cuerpo libre. El diagrama facilita la identificación de las fuerzas que deben tenerse en cuenta para la resolución del problema. El esquema del cuerpo debe llegar solo al nivel de detalle necesario. Un simple esbozo puede ser suficiente y en ocasiones, dependiendo del análisis que se quiera realizar, puede bastar con un punto. θ m Componentes rectangulares de un vector. Referencia: MATERIALES. 1 Disco de fuerzas. 1 Juego de masas con soportes. 4 Nuez doble. 4 Varillas metálicas. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 4

3 1.3 DIAGRAMA. 1.4 PARTE EXPERIMENTAL. PROCEDIMIENTO Coloca el tablero de fuerzas en el sujetador universal. 2. Ubica tres sujetadores que forman ángulos de 30, 105, 270, y 340, respecto a la horizontal. 3. Ubica pesos de 10N en cada uno de los cables que unen los sujetadores. 4. Identifica tu eje coordenado XY y realiza el DCL. 5. Llena la siguiente tabla con los datos que se piden. VECTOR COMPONENTE X COMPONENTE Y T 1 T 2 T 3 T 4 Sumatoria ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 5

4 6. Calcular la magnitud y dirección del vector resultante. :. θ:. 7. Identifica el eje coordenado XY y graficar el vector resultante. PROCEDIMIENTO En el tablero de fuerza coloca los sujetadores respecto a la horizontal tal que formen ángulos de 0, 135 y Ubica pesos de 10N en cada uno de los cables que unen los sujetadores. 3. Determinar el DCL para el sistema mostrado. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 6

5 4. Llena la siguiente tabla con los datos que se piden. VECTOR COMPONENTE X COMPONENTE Y T 1 T 2 T 3 T 4 Sumatoria 5. Calcular la magnitud y dirección del vector resultante. :. θ:. 6. Identifica el eje coordenado XY y graficar el vector resultante. 1.5 PROCEDIMIENTO DE MÉTODO CIENTÍFICO. Observar Analizar Formular hipótesis comprobar Sacar conclusiones. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 7

6 1.5.1 HIPÓTESIS 1. El DCL solo puede tener componentes horizontales. 2. El peso es una componente vertical. 3. El DCL solo es para diagramas a velocidad constante FORMULACIÓN MATEMÁTICA GRAFICO HIPÓTESIS 1: ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 8

7 HIPÓTESIS 2: HIPÓTESIS 3: COMPROBACIÓN DE HIPÓTESIS. HIPÓTESIS 1: ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 9

8 HIPÓTESIS 2: HIPÓTESIS 3: CONCLUSIONES. HIPÓTESIS 1:. HIPÓTESIS 2:. HIPÓTESIS 3:. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / DIAGRAMAS DE CUERPO LIBRE. 10

9 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. FÍSICA I PRÁCTICA 2 COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE: ANALIZAR LAS FIGURAS VECTORIALES QUE SE FORMAN CON LAS POSICIONES POLARES. IDENTIFICAR LAS CONVERSIONES DE COORDENADAS RECTANGULARES. CONVERTIR COORDENADA POLAR A RECTANGULAR Y VICEVERSA.

10 2.1 MARCO TEÓRICO. El sistema de coordenadas cartesianas, se define como el conjunto de distancias (con signo) a al plano cartesiano. El signo en estas coordenadas indica a qué lado del plano se encuentra el punto. En términos de las coordenadas cartesianas, el vector de posición se escribe como: =x +y Las coordenadas polares o sistemas polares, son un sistema de coordenadas bidimensional en el cual cada punto del plano se determina por una distancia y un ángulo: =(,) =x +y =(,) d Relación entre las coordenadas polares y coordenadas cartesianas. Y r d ry= d Sen(θ) θ rx = dcos(θ) X Referencia: MATERIALES. 1 Disco de fuerzas. 1 Juego de masas de diferentes valores. 1 Balanza granataria. 1 Dinamómetro. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. 12

11 2.3 DIAGRAMA. 2.4 PARTE EXPERIMENTAL. PROCEDIMIENTO En el tablero de fuerzas ubique los cables unidos a un punto fijo ubicado a 30 y 150 respecto a la horizontal. 2. Colocar una masa de 10kg al extremo de cada cuerda. 3. Mida el valor de cada uno de los vectores (su magnitud) y dirección. VECTOR MAGNITUD DIRECCIÓN T 1 T 2 4. Calcule el valor en coordenadas cartesianas y expresarlo en sus componentes VECTOR T 1 T 2 COORDENADAS CARTESIANAS PROCEDIMIENTO En el tablero de fuerzas coloca un cable que una los dos pesos de 15N. 2. Con un dinamómetro determine la fuerza en cada extremo del cable y con el tablero encuentre el ángulo. VECTOR MAGNITUD DIRECCIÓN T 1 T 2 3. Determine el valor de las componentes polares y rectangulares. VECTOR POLAR RECTANGULAR T 1 T 2 ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. 13

12 2.5 PROCEDIMIENTO DE MÉTODO CIENTÍFICO. Observar Analizar Formular hipótesis comprobar Sacar conclusiones HIPÓTESIS 1. Las coordenadas polares corresponden a las coordenadas rectangulares. 2. El teorema de Pitágoras comprueba que =! 3. Determine que =" # + # corresponde al vector posición (x.y) FORMULACIÓN MATEMÁTICA GRAFICO HIPÓTESIS 1: ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. 14

13 HIPÓTESIS 2: HIPÓTESIS 3: ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. 15

14 2.5.4 COMPROBACIÓN DE HIPÓTESIS. HIPÓTESIS 1: HIPÓTESIS 2: HIPÓTESIS 3: CONCLUSIONES. HIPÓTESIS 1:. HIPÓTESIS 2:. HIPÓTESIS 3:. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / COORDENADAS POLARES Y RECTANGULARES. 16

15 UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE EL SALVADOR ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA. FÍSICA I PRÁCTICA 3 GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. OBJETIVOS DEL APRENDIZAJE: CONOCER LAS CARACTERÍSTICAS DE UN VECTOR. APRENDER A GRAFICAR UN VECTOR. ANALIZAR EL VECTOR UNITARIO. IDENTIFICAR EL SENTIDO Y DIRECCIÓN DE UN VECTOR.

16 3.1 MARCO TEÓRICO. En física se distingue entre magnitudes escalares y magnitudes vectoriales. Se llaman magnitudes escalares aquellas en que sólo influye su tamaño. Por el contrario, se consideran magnitudes vectoriales aquellas en las que, de alguna manera, influyen la dirección y el sentido en que se aplican. Para graficar un vector: Definir el punto origen del vector. Con un transportador dar la dirección del vector. El módulo o magnitud del vector, lo definimos con la longitud de la línea. Definimos la dirección del vector colocando la punta de la flecha al final del segmento de recta. Colocar el nombre del vector. Para identificar de mejor manera cada vector, favor usar un color diferente para cada uno. Los vectores unitarios tienen de módulo la unidad. Normalizar un vector consiste en obtener el vector unitario, de la misma dirección y sentido que el vector dado. $= % % Referencia: MATERIALES. 1 Tablero de gráficas. 1 Transportador. 1 Regla. 3.3 DIAGRAMA. 3 Plumón para pizarra. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. 18

17 3.4 PARTE EXPERIMENTAL. 1. Tomar la magnitud, dirección y sentido del vector ' y vector (. VECTOR MAGNITUD ANGULO ' ( 2. En el tablero graficar los vectores ' y (. 3. Utilizando el método gráfico, determine la resultante de la fuerza sobre el tablero. VECTOR MAGNITUD ANGULO 4. Realice el grafico obtenido sobre el tablero, en escala sobre la siguiente cuadricula. 5. Exprese los vectores ', ( y en forma cartesiana. VECTOR X Y ' ( ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. 19

18 6. Sume los vectores ' y ( y exprese la respuesta en coordenadas cartesianas y polares. VECTOR CARTESIANAS POLARES '+( 3.5 PROCEDIMIENTO DE MÉTODO CIENTÍFICO. Observar Analizar Formular hipótesis comprobar Sacar conclusiones HIPÓTESIS 1. Demostrar que '+(=(+' 2. El vector resultante es igual a la magnitud de ( FORMULACIÓN MATEMÁTICA. ) =(, ) ) =( # #, # ) GRAFICO HIPÓTESIS 1: ) +) =( # + #, + # ) ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. 20

19 HIPÓTESIS 2: COMPROBACIÓN DE HIPÓTESIS. HIPÓTESIS 1: HIPÓTESIS 2: ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. 21

20 3.5.5 CONCLUSIONES. HIPÓTESIS 1:. HIPÓTESIS 2:. HIPÓTESIS 3:. ESCUELA DE FORMACIÓN BÁSICA FÍSICA I / GRAFICO VECTORIALES EN EL PLANO. 22

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