LABORATORIO 2: VECTORES. Encontrar fuerzas desconocidas aplicando el método gráfico y de componentes rectangulares para un sistema de tres fuerzas

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1 UNIVERSIDD DON OSO DEPRTMENTO DE IENIS SI LORTORIO DE FISI SIGNTUR: FISI TENI I. OJETIVO GENERL LORTORIO 2: VETORES Encontrar fuerzas desconocidas aplicando el método gráfico y de componentes rectangulares para un sistema de tres fuerzas II. INTRODUION TEORI 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: F 1, F 2, F 3 y F 4 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) uatro 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) uatro 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. SUM GEOMÉTRI DE VETORES

2 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 θ 1 θ 2 Fig. Nº 3 Suma gráfica de vectores omponentes de un vector es la posición del mismo sobre un eje. En la Fig. N 4, por ejemplo, x es la componente del vector en el eje x y y 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 y θ x X Usando las funciones trigonométricas seno y coseno se pueden determinar los valores de x y y seno y cos eno Fig. Nº 4 omponentes rectangulares de un vector x, entonces: y sen, entonces: x cos

3 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 R x = x + x + x R y = y + y + y III. TRE PREVI 1. Qué son las magnitudes escalares 2. Escriba tres ejemplos de magnitudes escalares 3. Qué son magnitudes vectoriales 4. Escriba tres ejemplos de magnitudes vectoriales 5. Escriba el nombre de los métodos de adición de vectores que se utilizarán en la práctica 6. Qué son fuerzas concurrentes IV. MTERIL Y EQUIPO Mesa de demostración Transportador magnético Dinamómetro de torsión Ganchos magnéticos Masas de 50 g Porta pesa de g Hilo de nylon V. PROEDIMIENTO EXPERIMENTL Parte : DETERMINION DE UN FUERZ DESONOID 1. El montaje del equipo aparece esquematizado en la Fig. Nº 5 Dinamómetro θ 2 θ 1 Fig. N 5 2. oloque en el porta pesas 3 masas de 50 g y anote el valor de las fuerzas en la cuerda y en la tabla N Mida los ángulos de cada fuerza utilizando el transportador y anote los datos en la tabla N 1

4 Tabla N 1 uerda Fuerza Ángulo ( ) PRTE : DETERMINION DE DOS FUERZS DESONOIDS 1. Utilizando el esquema de la Fig. N 5 de la parte, retire el dinamómetro de torsión y coloque la cuerda en la pinza que esta sujetada a la base con soporte. 2. oloque en el porta pesas 5 masas de 50g y anote el valor de las fuerzas en la cuerda en 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 uerda Fuerza Ángulo ( ) VI. HOJ DE NLISIS DE RESULTDOS PRTE : DETERMINION DE UN FUERZ DESONOID 1. Represente gráficamente el sistema de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud 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. ompare la respuesta del numeral 3 con el 4 PRTE : DETERMINION DE DOS FUERZS DESONOIDS 5. Represente gráficamente el sistema de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud 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. ompare la respuesta del numeral 6 con el 7 9. Escriba las aplicaciones que tienen los vectores. Escriba conclusiones y comentarios.

5 Física técnica. Laboratorio Nº 2. Hoja de criterios de evaluación de los resultados experimentales Departamento: iencias ásicas Laboratorio: Física signatura: Física Técnica NOT Vectores N pellidos Nombres arnet Firma GT Nombre y firma del Docente de Laboratorio: MES: GL: FEH: N riterios a evaluar % signado % Obtenido Observaciones 1 Presentación y orden 5 Parte : 2 Represente gráficamente el de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud para los vectores conocidos 3 Utilizando el método gráfico para la suma de vectores, determine el valor de la magnitud del vector fuerza desconocida 4 Utilice el método de componentes rectangulares para determinar el valor de la fuerza desconocida 5 ompare la respuesta del numeral 3 con el 4 5 Parte : 6 Represente gráficamente el sistema de fuerzas indicando la dirección, el sentido y la magnitud 7 Utilizando el Método gráfico, determine el valor de las dos fuerzas desconocidas 8 Utilice el método de componentes rectangulares para determinar el valor de las fuerzas desconocidas 9 ompare la respuesta del numeral 6 con el 7 Escriba las aplicaciones que tienen los vectores 11 Escriba conclusiones y comentarios. TOTL DE PUNTOS 0