LABORATORIO DE FISICA Nº 1 MAQUINAS SIMPLES PALANCA-POLEA

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1 LABORATORIO DE FISICA Nº 1 MAQUINAS SIMPLES PALANCA-POLEA OBJETIVOS I.- Loga el equilibio estático de objetos que pueden ota en tono a un eje, po medio de la aplicación de fuezas y toques. INTRODUCCIÓN El uso de máquinas simples en muchas de las actividades que se desaollan a diaio es un hecho tan común que su aplicación y utilización en el funcionamiento de deteminados dispositivos no nos causa mayo sopesa. Sin embago, basta con pensa en la divesidad de aplicaciones que pesenta el funcionamiento de nuesto popio oganismo paa descubi lo impotante que es conoce tales pincipios y amplia el ol que cumple la física en este y otos campos de la ciencia y la tecnología. El estudio del movimiento del cuepo ígido, es sin duda, de mucho más complejidad que el de una patícula. Puede abodase el estudio de un ígido como un caso especial e impotante de sistemas fomados po muchas patículas, en el cual las distancias elativas ente ellas pemanece constante. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL PRIMERA PARTE I.- Paa el sistema indicado en la figua Nº1, donde el eje de otación está ubicado en el oificio del cento, cuelgue las masas m i y m B como muesta la figua de tal manea que la baa pemanezca en equilibio estático en la posición hoizontal A FIGURA Nº1 B

2 1.- Haga un esquema de todas las fuezas que actúan sobe la baa ( diagama de cuepo libe) 2.- Compuebe que la τ fulco = 0 (especto del fulco). Se le popone que complete la tabla siguiente y ealice un análisis de la columnas 4 y Masa del Bloque A Peso del bloque A Distancia al eje de otación Toque especto del fulco Masa del Bloqu e B Peso del bloque B Distancia al eje de otación Toque especto del fulco 3.- Si aleja la masa m A a un extemo, qué debe hace con m B paa que se mantenga el equilibio? Justifique! 4.- A que tipo de palanca coesponde 5.- De a lo menos tes ejemplos de este tipo de palanca de la vida eal II.- Realice el montaje que muesta la figua Nº2.En el oificio 1 se encuenta el eje de otación, en el oificio 9 se cuelga una masa m A. Aplique una fueza con una cueda en el oificio 3, esta cueda se hace pasa po una polea fija de modo que del oto extemo cuelga un bloque de peso conocido. Elija los bloques adecuados de modo que la baa con oificio pemanezca en equilibio estático en posición hoizontal. 1.- Haga un diagama con todas las fuezas que actúan sobe la baa F FIGURA B A

3 2.- Registe las medidas necesaias que le pemitan compoba el equilibio estático. 3.- Esciba las ecuaciones que le pemitan compoba las dos ecuaciones del equilibio estático, es deci, Σ F = 0 ; P τ = A que tipo de palanca coesponde? 5.- La siguiente figua muesta una palanca de foma simila a la descita en el punto II. F 1 Eje de F 2 F 3 6- De a lo menos tes ejemplos de este tipo de palanca. DESARROLLO DE PREGUNTAS EN SU INFORME 1.- Explique los concepto físicos de: a)toque o momento de una fueza b.- Cento de gavedad. 2.- Explique bevemente las caacteísticas físicas de la palanca de pimea, segunda y tecea clase

4 3.-.- Explique bevemente cuales son las condiciones que se deben cumpli paa que se poduzca el equilibio estático. 4.- Identifique dos ejemplos de cada uno de los tipos de palancas que usted puede identifica en el cuepo humano. ANEXO TEORICO CONCEPTO DE MOMENTO DE UNA FUERZA O TORQUE ( τ ) Recodemos que se define el toque o momento de una fueza τ con especto a un punto 0 como una cantidad vectoial dada po la expesión. τ = F con τ = F sen θ o o ; τ o = F b Donde es el vecto posición del punto de aplicación de la fueza F, medido desde O. O b Línea de acción de F B θ F O τ o θ F La distancia de la figua anteio,ob = b, se le llama bazo de palanca. Coesponde a la distancia ente el punto 0 y la línea de acción de la fueza F.

5 De acuedo al poducto vectoial, el toque τ o, es un vecto pependicula al plano que foman los vectoes y F y el sentido lo da la egla de la mano deecha o del tiabuzón. Debe especificase claamente especto de que punto hace toque la fueza F En coodenadas catesianas, el toque se puede calcula po medio del deteminante: τ = o ˆ ˆ ˆ i j k x y z Fx Fy Fz τ = ˆi yf z F ˆj x F z F + kˆ xf yf ( Z y ) ( z x ) ( y x ) ; CENTRO DE GRAVEDAD Los cuepos están fomados po un gan númeo de patículas sobe las cuales actúa la fueza de gavedad. Se puede demosta que la fueza de todas esas fuezas individuales tiene el efecto equivalente de una sola fueza que actúa en un solo punto que se le conoce como cento de gavedad (c.g) y que coesponde a la fueza peso mg del cuepo m MAQUINAS SIMPLES: Las máquinas son dispositivos que multiplican una fueza o bien cambian la diección de una fueza, ente las máquinas simples podemos cita a las palancas, las poleas, gatas hidáulicas, tonos, planos inclinados. Estas máquinas simples nos popocionan una ventaja mecánica. Si se llama F a a la fueza de entada (esfuezo) que es la que se aplica a la palanca paa mantene o levanta una caga y F L a la fueza de salida o fueza de caga o esistente), entonces la ventaja mecánica ideal (no se considea pedida po oce) viene dada po: VENTAJA MECANICA = V.M = F F L a LA PALANCA M x L x a F FULCRO F a

6 La palanca es una máquina simple bastante eficiente. Básicamente está fomada po una baa ígida que se puede hace ota especto de un punto línea que ecibe el nombe de FULCRO. Según las posiciones que tengan las dos fuezas y el fulco, se definen tes clases de palancas: Pimea clase: el fulco se encuenta ente ambas fuezas Segunda clase: la caga está ente el fulco y el esfuezo. Tecea clase: el esfuezo está ente el fulco y la caga. En el conjunto de figuas siguiente están esquematizadas los tipos de palancas: F a F a F a F l F l F l LAS POLEAS Las poleas, al igual que las palancas, son máquinas simples. Una polea no es más que una ueda que puede gia libemente alededo de un eje que pasa po su cento. Ahoa, una polea o un sistema de poleas es un dispositivo con el cual se puede vaia la diección y la magnitud de una fueza paa obtene alguna ventaja mecánica. Una polea fija solo pemite cambia la diección o sentido de la aplicación de la fueza y la polea móvil pemite ahoa fueza.

7 POLEA FIJA F POLEA F CONDICIONES DE EQUILIBRIO ESTATICO PARA UN SISTEMA DE FUERZAS COPLANARES 1.- Un sistema está en equilibio de taslación cuando la esultante de todas las fuezas que actúan sobe el sistema es nula. Paa un sistema en un plano se tiene que cumpli: Σ F = 0 F x = 0 ; F y = Un sistema se encuenta en equilibio de otación cuando la suma de todos los momentos que actúan sobe el sistema es nulo. τ P = Paa la condición de equilibio de un cuepo debe cumplise que la sumatoia de las fuezas debe se ceo y la suma de los toques debe se ceo Si las fuezas ( magnitudes vectoiales) están en un plano, entonces esta tiene dos componentes, que pueden se F x y F y τ = F

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