Practica no 3 ESTATICA. Ley del paralelogramo.
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ESTATICA LEY DEL PARALELOGRAMO

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  • 1. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 1 LABORATORIO DE: FUNDAMENTOS DE MECÁNICA. TEMA: CONCEPTOS BASICOS DE ESTÁTICA. SUBTEMA: DESCRIPCION DE DIVERSOS TIPOS DE FUERZAS Y DE LOS EFECTOS PRODUCIDOS POR ELLAS. PERSONAL: PROFESORES DE LA ASIGNATURA O PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA IMPARTIR EL LABORATORIO. LUGAR: LABORATORIO DE MECÁNICA. Normas de seguridad • Trabajar dentro de la línea de seguridad • No comer alimentos dentro del laboratorio • Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes Equipo de seguridad •Bata de laboratorio
  • 2. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 2 ACTIVIDAD DEL ALUMNO Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase. 1. ¿Qué es una magnitud? 2. ¿Qué es una magnitud escalar? 3. ¿Qué es una magnitud vectorial? 4. Investigue tres aplicaciones en la ingeniería sobre magnitudes escalares. 5. Investigue tres aplicaciones en la ingeniería sobre magnitudes vectoriales. 6. Defina con sus propias palabras el concepto de fuerza. 7. En qué consiste el paralelogramo de fuerzas, de un ejemplo. 8. ¿Qué es un vector equilibrante? 9. ¿Para una suma vectorial, se cumple el postulado que dice “el orden de los factores no altera el producto”, será cierto? Justifique su respuesta. 10.Cuáles son las condiciones de equilibrio para un sistema de fuerzas. ¿Qué pasaría en la práctica si no se cumplen esas condiciones de equilibrio. 11.Hacer un resumen de tres cuartillas de la siguiente dirección electrónica http://www.youtube.com/watch?v=sF6NAi9IRl4&list=PL08BBEE35C013837A& index=1&feature=plpp_video (clase 1, vectores y su representación).
  • 3. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 3 OBJETIVO: El alumno: a) Determinara la resultante de un sistema de fuerzas de manera grafica utilizando el método del paralelogramo. b) Determinara la resultante de un sistema de fuerzas de manera analítica utilizando el método del paralelogramo. ACTIVIDADES: 1) Determinar la fuerza resultante de un sistema de fuerzas, aplicando fuerzas iguales. 2) Determinar la fuerza resultante de un sistema de fuerzas, aplicando fuerzas diferentes. SUSTANCIAS: 1 Tablero de pruebas. 1 Pisa papel. 1 Aro de metal. 1 juego de poleas (G). 1 juego de pesas (D, E y F). 1 juego de cordones. ASPECTOS TEÓRICOS: Una magnitud escalar es aquella que solo tiene modulo, como por ejemplo, el tiempo, el volumen, la masa, la densidad de los cuerpos, el trabajo, la cantidad de dinero, etc. Los escalares se suman por los métodos ordinarios del algebra; por ejemplo: 2s + 5s = 7s. Una magnitud vectorial es aquella que, además de modulo, posee dirección y sentido. Por ejemplo:
  • 4. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 4 1) El desplazamiento: Un avión que vuela a una distancia de 160 km hacia el sur. 2) La velocidad: un barco que navega a 20 nudos hacia el este. 3) La fuerza: Una fuerza de 10 kg aplicada a un cuerpo según la vertical y con un sentido hacia arriba. Una magnitud vectorial se representa por medio de una flecha a una cierta escala. La longitud de la flecha representa el modulo del vector.- desplazamiento, velocidad, fuerza, etc. La línea sobre la que se encuentra es la dirección del vector. El sentido es el indicado por la flecha. Los vectores se suman por métodos geométricos. El vector resultante de un sistema, es un vector único que produce los mismos efectos que todos los demás vectores. El vector equilibrante de un sistema dado es un vector único capaz de compensar la acción de todos los vectores, actuando simultáneamente. Tiene el mismo modulo y dirección del vector resultante, pero en sentido contrario. Método del paralelogramo. La resultante de dos vectores (figura 3.1) cuyas direcciones forman un ángulo se representa por un vector cuya dirección es la diagonal del paralelogramo (figura 3.2) formado con los vectores dados y cuyo origen coincide con el común de ambos. Figura 3.1 Figura 3.2 Vector 2 Vector 1 Resultante Vector 2 Vector 1
  • 5. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 5 Componente de un vector según una dirección. Es la proyección del vector sobre dicha dirección, por ejemplo: la componente horizontal de un vector es su proyección sobre la dirección horizontal. Todo vector puede considerar como el resultante de dos o más componentes del mismo al vector suma de las componentes y que es igual al vector original. En general, lo mas cómodo es descomponer sus proyecciones o componentes según dos direcciones perpendiculares entre sí, cuando se trate de problemas en el plano, y en tres, si es en el espacio. cosFx F Fy Fsen     Figura 3.3 Para encontrar la resultante de un sistema de fuerzas primero se tendrá que encontrar sus componentes rectangulares, después se hará la sumatoria de Fx y Fy , para poder aplicar las siguientes fórmulas: 2 2 2 RF Fx Fy   1 Fy tg Fx         Definición de equilibrio. Un cuerpo esta en equilibrio respecto a la traslación cuando esta en reposo o cuando se haya animado de un movimiento rectilíneo uniforme. Análogamente, el equilibrio respecto a la rotación corresponde al de un cuerpo desprovisto de rotación o animado de una rotación uniforme alrededor de un eje. Un cuerpo sobre el que actúa un sistema de fuerzas esta en equilibrio cuando dicho sistema (fuerzas aplicadas simultáneamente) no produce cambio alguno ni en su movimiento de traslación (rectilíneo) ni en el de rotación. Condiciones de equilibrio La suma algebraica de las fuerzas aplicadas a un cuerpo en una dirección cualesquiera debe ser cero. Ello equivale a decir que la suma de las fuerzas hacia Y F  X
  • 6. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 6 arriba sea igual a la de las fuerzas hacia abajo y lo mismo para las fuerzas actuando en otras direcciones, tales como hacia la izquierda, hacia la derecha, etc. Cuando se cumpla esta condición, ninguna fuerza aplicada al cuerpo estará desequilibrada y, por lo tanto, éste no poseerá aceleración lineal. Dicho en otras palabras, el sistema de fuerzas no producirá modificación alguna en el movimiento lineal o de traslación del cuerpo. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: ACTIVIDAD I: DETERMINAR LA FUERZA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS, APLICANDO FUERZAS IGUALES. 1) Se hará un arreglo de pesas y poleas fijándolas con los tornillos al tablero de pruebas (ver figura 1). El sistema no deberá tener rozamiento en sus partes móviles. Figura 1 PESAS PAPEL MILIMETRICO ARO METALICO POLEAS FUERZA 2 FUERZA 3 FUERZA 1
  • 7. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 7 2) Se deberán colocar tres pesas de la misma magnitud, esto es: 1 2 3F F F  . 3) Una vez que se ha colocado el sistema procederemos a colocar un papel milimétrico en el pisa papel, bajo nuestro arreglo de fuerzas. 4) Calcaremos sobre el papel la magnitud de la fuerza y el sentido. 5) Con la información obtenida procederemos a obtener de manera grafica (método del paralelogramo de fuerzas) las fuerzas resultantes ente: 1F y 2F , 1F y 3F por ultimo 2F y 3F . 6) Después se obtendrá de manera analítica las resultantes de este sistema: 1F y 2F , 1F y 3F por ultimo 2F y 3F 7) Llenando las tablas correspondientes de las tabla de resultados. La hoja y el análisis grafico se anexaran en la práctica. 8) Una vez que ya se obtuvo la primera prueba, se procede a realizar otra prueba con pesos iguales. Para determinar la fuerza resultante de manera analítica se proceden a realizar la sumatoria de fuerzas en “x” y en “y”. Esto es: 1 2 3X X XFx F F F    1 2 3Y Y YFy F F F    La fuerza resultante se obtiene asi: 2 2 2 RF Fx Fy   La dirección de la fuerza resultante se obtiene así: 1 Fy tg Fx        
  • 8. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 8 ACTIVIDAD II: DETERMINAR LA FUERZA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS, APLICANDO FUERZAS DIFERENTES. 1) Se hará un arreglo de pesas y poleas fijándolas con los tornillos al tablero de pruebas (ver figura 1). El sistema no deberá tener rozamiento en sus partes móviles. 2) Se deberán colocar tres pesas de diferente magnitud, esto es: 1 2 3F F F  3) Una vez que se ha colocado el sistema procederemos a colocar un papel milimétrico en el pisa papel, bajo nuestro arreglo de fuerzas. 4) Calcaremos sobre el papel la magnitud de la fuerza y el sentido. 5) Con la información obtenida procederemos a obtener de manera grafica (método del paralelogramo de fuerzas) las fuerzas resultantes ente: 1F y 2F , 1F y 3F , por ultimo 2F y 3F . 6) Después se obtendrá de manera analítica las resultantes de este sistema: 1F y 2F , 1F y 3F , por ultimo 2F y 3F 7) Llenando las tablas correspondientes de las tabla de resultados. La hoja y el análisis grafico se anexaran en la práctica. 8) Una vez que ya se obtuvo la primera prueba, se procede a realizar otra prueba con pesos diferentes. Para determinar la fuerza resultante de manera analítica se proceden a realizar la sumatoria de fuerzas en “x” y en “y”. Esto es: 1 2 3X X XFx F F F    1 2 3Y Y YFy F F F    La fuerza resultante se obtiene así:
  • 9. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 9 2 2 2 RF Fx Fy   La dirección de la fuerza resultante se obtiene asi: 1 Fy tg Fx         TABLAS DE LECTURAS: TABLA 3.1A. Prueba 1 Fuerzas Magnitud (N) Angulo (o ) Fuerza 1 Fuerza 2 Fuerza 3 Prueba 2 Fuerzas Magnitud (N) Angulo (o ) Fuerza 1 Fuerza 2 Fuerza 3 MEMORIA DE CÁLCULOS: El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla de resultados de forma limpia y ordenada.
  • 10. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 10 TABLAS DE RESULTADOS: TABLA 3.1B. Prueba 1 Fuerza resultante entre F1 y F2 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 2 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado Fuerza resultante entre F1 y F3 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado
  • 11. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 11 Fuerza resultante entre F2 y F3 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 2 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado Fuerza resultante total Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 2 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado
  • 12. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 12 Prueba 2 Fuerza resultante entre F1 y F2 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 2 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado Fuerza resultante entre F1 y F3 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado
  • 13. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 13 Fuerza resultante entre F2 y F3 Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 2 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado Fuerza resultante total Fuerzas Magnitud (N) Fx Fy Fuerza 1 Fuerza 2 Fuerza 3 Fx  Fy  Concepto Fuerza resultante (método grafico) Angulo resultante (método grafico) Fuerza resultante (método analítico) Angulo resultante (método analítico) Resultado
  • 14. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 14 CUESTIONARIO No. 3 1) Defina que es la mecánica. 2) Sabemos que existe la mecánica clásica, relativista y la cuántica. Haga una breve descripción del campo de estudio de cada una de estas. 3) Investigue tres ejemplos de aplicación de la mecánica clásica, relativista y la cuántica. 4) Dentro de la mecánica clásica tenemos que estudia a los fluidos, sólidos deformables y sólidos rígidos, haga una descripción de cada una de estas. 5) Investigue tres ejemplos de aplicación de la mecánica de fluidos, mecánica de sólidos deformables y mecánica de sólidos rígidos. 6) La mecánica de sólidos rígidos estudia a la estática, cinemática y dinámica. Haga una breve descripción del campo de estudio de cada una de estas. 7) Investigue tres ejemplos de aplicación de la estática, cinemática y la dinámica. 8) ¿Cuál de los dos métodos, que se aplicaron en esta práctica de laboratorio, es más preciso? explique su respuesta. 9) ¿Qué tipo de errores se realizaron en la práctica? 10)De acuerdo a los resultados obtenidos. ¿Estaremos hablando de un sistema en equilibrio? Justifique su respuesta. 11)Defina el concepto de fuerza. 12)Se sabe que existen los siguientes tipos de fuerzas a) Activa b) Reactiva por contacto c) A distancia Investigue las características de cada una de estas. 13)¿Por qué se dice que es difícil encontrar una fuerza solitaria en la naturaleza? 14)Los hoyos negros serán fuerzas solitarias o vienen en parejas. Justifique su respuesta. 15) ¿Cuáles son las fuerzas elementales de la naturaleza?
  • 15. PRÁCTICA No. 3 PARALELOGRAMO DE FUERZAS FUERZAS RESULTANTES 15 BIBLIOGRAFÍA: El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya recurrido.