Guías de Prácticas de Laboratorio

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1 Guías de Prácticas de Laboratorio Laboratorio de: FISICA MECÁNICA Númerode Páginas: 13 Fecha Emisión: 28/04/15 Identificación: (1) GL-PS-F-1 Revisión No.: 0 Título de la Práctica de Laboratorio: Elaborado por: DIANA MARCELA COY ADRIANA QUIROGA JESÚS ADALBERTO MAPPE Revisado por: Jhon Vargas Manuel Vinchira Carlos R. Hernández Manuel Vinchira Aprobado por: Comité de Departamento de Física Docentes Departamento de Física Docentes Departamento de Física 1

2 Control de Cambios Razones del Cambio Cambio a la Revisión # Fecha de emisión Guía de práctica de laboratorio 0 8/12/2017 inicial 1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: Departamento de Física 2. PROGRAMAS: Ingenierías: Mecatrónica, Telecomunicaciones, Civil, Multimedia e Industrial, Ambiental, Biomédica 3. ASIGNATURA: Laboratorio de Física Mecánica. 4. SEMESTRE: Segundo. 2

3 5. OBJETIVOS: 5.1 OBJETIVO GENERAL Verificar experimentalmente de manera cualitativa y analíticamente las condiciones de Equilibrio. Predecir a través de las condiciones de equilibrio traslacional y rotacional para un montaje con ciertas características iniciales la magnitud de una fuerza y punto de aplicación que garantice la condición de equilibrio, para verificar experimentalmente los resultados. 5.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Verificar experimentalmente el carácter vectorial de las fuerzas. Observar experimentalmente la condición de equilibrio traslacional y rotacional para un sistema de fuerzas paralelas. Comprender el concepto de torque. Determinar geométricamente el punto de aplicación de una fuerza para conseguir la condición de equilibrio de un sistema de dos fuerzas paralelas. Determinación experimental del centro de gravedad para un cuerpo rígido. 6. COMPETENCIAS A DESARROLLAR: Aplicar el conocimiento teórico de la Física en la realización e interpretación de experimentos. Construir y desarrollar argumentaciones válidas, identificando hipótesis y conclusiones. Demostrar destrezas experimentales y métodos adecuados de trabajo en el laboratorio mediante el uso óptimo de herramienta tecnológica. Identificar los elementos esenciales de una situación compleja, realizar las aproximaciones necesarias y construir modelos simplificados al interpretar los 3

4 resultados que me describan la situación experimental para comprender su comportamiento en otras circunstancias de otras condiciones iniciales. Demostrar hábitos de trabajo en equipo involucrando el rigor científico, el aprendizaje y disciplina. Actuar con responsabilidad y ética profesional, manifestando conciencia de solidaridad y justicia, y respeto por el medio ambiente. Buscar, interpretar y utilizar literatura científica. Comunicar conceptos y resultados científicos en lenguaje escrito para su divulgación. Conocer el desarrollo conceptual de la Física en términos históricos y epistemológicos. 7. MARCO TEORICO: Se desarrollará de acuerdo a preguntas o tópicos que el estudiante debe consultar. Preguntas: 1. Defina qué es torque y describa la ecuación correspondiente. Defina cada uno de los términos de la ecuación. Consultar (Sears Zemansky volumen 1, 13 A Edición. págs. (308 a 311)). 2. Cuáles son las condiciones de equilibrio para un cuerpo rígido? (Consultar acerca de las condiciones de equilibrio para un cuerpo (Sears Zemansky volumen 1, 13 A Edición. págs. (344 a 345)) 3. Para la regla mostrada en la figura 1: Cuáles son: la magnitud, dirección y sentido del torque alrededor del eje que pasa por el punto A y es perpendicular al plano de la hoja debido a la fuerza FF 1 = 10NN? Muestre el procedimiento del cálculo. En qué sentido se produce el torque? Es positivo o negativo? Justifique su respuesta. Repita el procedimiento anterior para el eje B. 4

5 Figura 1. Aplicación de fuerzas sobre una regla Revisar concepto de centro de gravedad. (Sears Zemansky volumen 1 13 A Edición. págs. ( ). De acuerdo a lo comprendido explicar cómo geométricamente se puede obtener el punto de aplicación de un par de fuerzas paralelas que se muestra en esta dirección: mica/4quincena3/4q3_contenidos_3b.htm&ie=utf-8&oe=utf-8&client=firefoxb&gfe_rd=cr&dcr=0&ei=uhmowt3ogivq8aeks6ladq En el caso de no poder acceder a esa página en el siguiente recuadro Se muestra cómo obtener la magnitud de un par de fuerzas paralelas y se indica cómo obtener su punto de aplicación geométricamente que debe ser explicado y sustentado con las condiciones de equilibrio. 5

6 Nota: Por parte del docente se debe utilizar este escenario para complementar la teoría en el tópico de equilibrio como mínimo 30 y máximo 45 minutos. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE EQUIPOS: O Montaje que incluye reglas de madera o metálicas Juego de pesas Cuerdas Dinamómetros Balanza de brazos o digitales Nivel (aplicación celular) 6

7 8. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS Y EQUIPOS UTILIZAR : El montaje para esta práctica debe ser operado por el Docente o el personal del laboratorio. Los estudiantes luego de una explicación sobre su adecuado uso y las respectivas precauciones tomaran los datos necesarios para cumplir los objetivos trazados. Los estudiantes pueden guardar en archivos digitales fotográficos de los montajes que hayan realizado. 9. CAMPO DE APLICACIÓN: En el campo de la Ingeniería las condiciones de equilibrio resultan ser pilares en su formación académica y en trabajo de aplicación práctica profesional cotidiana. 10. PROCEDIMIENTO, METODO O ACTIVIDADES: Procedimiento experimental. El montaje para esta práctica será realizado previamente por los Laboratoristas o el Docente recalcando los procedimientos que se deben tomar para optimizar el trabajo experimental. Parte 1 Determinación del centro de masa 1. Determine y registre la masa de la regla. 2. Realice el montaje mostrado en la figura Ajuste la posición del dinamómetro hasta que observe el mejor balance. 4. Registre en la tabla la posición del centro de masa experimental y compárelo con el valor teórico. 7

8 Montaje Experimental Esquema 1 Figura 2. Determinación del centro de gravedad Tabla 1 Masa(kg) Posición del centro de masa xx gg (mm) Teórico Experimental Parte 2 Determinación de torque debido a dos fuerzas paralelas 1. Realice el montaje experimental de la figura 3. Ubique el dinamómetro en la posición del centro de masa. 2. Ponga una masa mm 1 = kkkk en la marca de 0.10 mm. Experiemntalmente determine la posición xx 2 a la cual la masa mm 2 = kkkk debe ser puesta con el fin de balancear la regla. Registre este valor en la tabla de datos. 8

9 3. Calcule el brazo de palanca dd jj para cada fuerza, para este caso dd jj = xx gg xx jj donde xx jj es la posición de cada una de las masaa sobre la regla. Registre los valores enla tabla de datos. 4. Complete la tabla de datos y cálculos. Montaje Experimental Esquema 2 Montaje Experimental Esquema 2 Figura 3. Determinación de torque debido a dos fuerzas paralelas Masa(kg) Posición xx jj (mm) Brazo de palanca dd jj (mm) Torque ττ(nnnn) mm 1 = xx 1 = dd 1 = ττ = mm 2 = xx 2 = dd 2 = ττ = Porcentaje de diferencia % 9

10 Parte 3 Aplicación de condiciones de equilibrio traslacional y rotacional 1. Realice el montaje experimental de la figura Dibuje de diagrama de cuerpo libre del sistema. Montaje Experimental Esquema 3 Figura 4. Aplicación de condiciones de equilibrio Figura 4. Aplicación de condiciones de equilibrio traslacional y rotacional. 10

11 3. Registre los datos de la magnitud de las fuerzas y su posición (eje de rotación en el punto donde se aplica la fuerza RR AA ) sobre la regla en equilibrio. Fuerza Magnitud (N) Posición (m) FF 1 FF 2 FF 3 ww RR AA RR BB 4. Aplique y verifique las condiciones de equilibrio para el cuerpo rígido. a) Condición de equilibrio de traslación FF eeeeee = 0. b) Condición de equilibrio de rotación ττ eeeeee = 0. c) Cómo se puede explicar las diferencias entre lo calculado y lo evidenciado en el experimento? 11. RESULTADOS ESPERADOS: Análisis de datos experimentales Realizada la comparación de lo obtenido experimentalmente con su valor teórico esperado. Justificar físicamente las pequeñas o grandes diferencias obtenidas. Conclusiones De acuerdo a los objetivos planteados en la práctica, escriba las conclusiones correspondientes. 11

12 12. CRITERO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA Cada práctica se evaluará de la siguiente forma: 20% 80% Presentación escrita del marco teórico de la práctica a desarrollar que incluye: portada, objetivos, desarrollo del marco teórico, procedimiento, bibliografía y webgrafía; y/o quiz. Presentación escrita del informe de la práctica totalmente desarrollada, con adecuada ortografía y redacción que incluye: toma de datos, representación gráfica de los datos (tablas, graficas), análisis e interpretación de los datos y conclusiones. Nota: Cada práctica se evaluará en la escala de calificación de cero a cinco y la no asistencia del estudiante a la práctica implicará una nota de cero. La nota del corte del laboratorio corresponde al promedio de las notas de las prácticas que incluye la nota de la evaluación final en cada corte. 13. BIBLIOGRAFIA: SEARS - ZEMANSKY - YOUNG FREEDMAN. Física Universitaria. Vol A Edición.Editorial PEARSON. México 2013 SERWAY BEICHNER. Física Para ciencias e ingenierías Vol1. México. Editorial Mc Graw Hill Loyd, D. H.(2014). Physics laboratory manual. Boston,MA:Cengage. 12

13 14. WEBGRAFÍA Revisar los videos (Definiciones)