Este documento describe un experimento para verificar las condiciones de equilibrio de fuerzas mediante el uso de sensores de fuerza. Los objetivos son determinar las magnitudes para demostrar las condiciones de equilibrio, verificar los resultados experimentales y establecer relaciones matemáticas entre las variables físicas. Se realizan montajes usando sensores de fuerza, pesas y poleas para medir fuerzas aplicadas y resultantes y comprobar las leyes de Newton del equilibrio.

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ESTÁTICA PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO
1. OBJETIVOS
 Determinar las magnitudes para demostrar las condiciones de equilibrio.
 Comprobar experimentalmente la primera condición de equilibrio, para fuerzas
coplanares y concurrentes.
 Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los
procedimientos teóricos dados en clase y establecer las diferencias.
 Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que interviene en un
experimento.
2. MATERIALES
- Computadorapersonal conprogramaData Studioinstalado…………………
- Interfase Powerlink………………………………………………………………………………………….……
- sensorde fuerza(2)………………………………………………………………………………………………
- Pesasde 50/10gr………………………………………………………………………………………..…………
- Polipasto………………………………………………………………………………………………….…………
- Varillas……………………………………………………………………………………………………………
- Basessoporte ………………………………………………………………………………………………
- Nuezdoble………………………………………………………………………………………….............
- Cuerda…………………………………………………………………………………………………………….
- Transportador……………………………………………………………………………………………..……..
-
3. FUNDAMENTOTEÓRICO

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3.1. PRIMERALEYDE NEWTON (Principio deinercia)
Verificación del dinamómetro. Ensamble todas las piezas como se ve en la figura 1.
Figura Nº 1. Montaje para la verificación del dinamómetro.
Ingrese al programa Data Studio, al ingresar al sistema lo recibirá la ventana de bienvenida
siguiente.
Figura Nº 2. Ventana de bienvenida del Data Studio
Haga clic sobre el icono crear experimento y seguidamente reconocerá los dinamómetros
previamente instalados a la interfase Power link.
Haga clic en el icono configurar y seleccione tiro positivo a una frecuencia de 50 HZ. Luego
presione le iconodel sensorde fuerza1 luegoseleccionenuméricoycambie a 3 cifras después
del a coma decimal sobre cada uno de los dinamómetros. Usted vera aparecer una ventana
como la siguiente:

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Figura Nº 3. Ventana de medidor digital.
Al hacerle doble clicsobre el iconodel sensorde fuerza y seleccionar el icono numérico usted
podrá agregar la cantidad de cifras después del punto decimal. Trabaje con 3 cifras. Según
información proporcionada por el fabricante la mínima lectura que proporciona por el
fabricante lamínimalecturaque proporcionael equipoesde 0.03 N y la máxima 50 N. una vez
colocadode esta maneray sinningunafuerzaadicional apriete el botónzerocolocadosobre el
mismo sensor.
Ahora determine el peso de una pesa, luego de dos, tres, y cuatro pesas respectivamente.
Anotando las lecturas en la tabla 1.
Cant. Pesas 1 2 3 4 5
Peso (g) 50 100 150 200 250
Peso (N) 0.485 0.998 1.456 1.942 2.454
Lecturas P ∆P
Tabla Nº 1. Valores obtenidos con el sensor interfase.
Observaciones:Podemostomara ∆Pcuando el error instrumentaldel equipoque eslaminima
lectura que efectue entre 2. Según información proporcionada por el fabricante laminita
lectura del sensor de fuerza es de 0,03 N.
Valores obtenidos por el Data studio
3.1.1. Con sus palabras defina el concepto de fuerza.
Toda interacciónexistente entre dos o más cuerpos, causa capaz de ejercer deformación o el
movimiento en los cuerpos (variación de velocidad)
3.1.2 ¿Como hizo para representar una fuerza?
Tomamos el peso de la masa y luego la multiplicamos por el valor de la gravedad
3.1.3 ¿Es la fuerza un vector? ¿Por qué? Dar ejemplo de otras magnitudes físicas
vectoriales.
Si,

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3.2. TERCERA LEY DE NEWTON (Acción y reacción)
Para el desarrollode estaexperienciatendráque realizarlaconfiguración,seleccionelaopción
tiropositivoque tiene parael sensorde fuerza1 y laopciónde empuje positivo para el sensor
de fuerza2, ambos a 50 Hz. El numerode dígitosdespuésde lacomodecimal deberáde ser de
3, para observar las aproximaciones.
Arrastre el iconograficodigital sobre el sensor de fuerza 1. Usted verá aparecer la ventana de
un grafico de fuerza con función del tiempo. Luego arrastre el icono grafico 1 sobre el sensor
de fuerza2. Asíquedaraun graficocon dos ejesY coordenadasde fuerzaque compartenel eje
X (tiempo).
Seguidamente mientrasustedtirade losdinamómetros,grave los datos obtenidos. Los cuales
debenquedarsimilaresalosobtenidosenlafigura x,observe que se encuentren los datos de
ambos dinamómetros.
Figura Nº 4. Segundo montaje.
Los cualesdeben d quedar similares a los obtenidos en la figura 5, obsérvese que se observa
los datos de ambos dinamómetros.
Figura Nº 5. Resultado del segundo montaje.
3.2.1 ¿Cuáles de los máximos y mínimos valores obtenidos? Utilice el icono de estadísticas.
3.2.2 ¿A qué se debe la forma tan peculiar de la figura? Haga otra grabación para observar si
conserva el contorno cerrado.

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3.2.3 Finalmente ¿A qué ley de Newton se ajusta los resultados obtenidos? ¿Por qué?
Figura Nº 6. Comprobación de III ley de Newton
3.3. PARALELOGRAMO DE FUERZAS CONCURRENTES
Ensamble las piezas como se muestra en la figura x, de tal manera obtenga F1 = 0.8N y F2 =
0.8N, de las señales digitales de los dinamómetros.
Figura Nº 7. Tercer montaje
Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor de las
diagonales FR. Anote los valores medidos en la tabla 2.
F1(N) 0.9N 1.2N 1.0N
F2(N) 0.9N 1.2N 0.5N
FR(N) 1.707N 2.124N 1.476N
P(N) 1.47N 1.47N 1.47N
𝜶1(°) 37° 55.05° 48.5°
𝜶𝟐(°) 37° 55.05° 22.0°
P(g) 150g 150g 150g
Tabla Nº 2. De obtencion de angulos

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Ensamble las piezas tal como se muestra en la figura x, de tal manera que 𝛼1 = 𝛼2 = 20°
Estableciendo una escala a las fuerzas, dibuje un paralelogramo midiendo el valor de las
diagonales. Anote los valores medidos en la tabla 3.
𝜶1(°) 10° 20° 40°
𝜶𝟐(°) 10° 20° 40°
F1(N) 0.712N 0.769N 0.969N
F2(N) 0.728N 0.755N 0.971N
FR(N) 1.435N 1.501N 1.823N
P(N) 1.47N 1.47N 1.47N
P(g) 150g 150g 150g
Tabla Nº 3. De obtencion de fuerzas
3.3.1. Compara la fuerza resultante con la fuerzas originadas por las pesas P. ¿Qué puede
concluir?
Que mientras el angulo se incrementa el margen de error se tambien se incrementa pues se
aleja del eje sobre el cual acuta la gravedad
3.3.2. Una persona desde su casa camina 14 cuadras hacia el Norte y luego camina otras 18
hacia el Este.Entoncesenel regreso más corto ¿camina 32 cuadras? Justifique sus respuestas
usando vectores.
3.3.3. ¿Es el peso una fuerza? Explique

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Si por que es capas de modificar el estado original de un determinado cuerpo
3.3.4. ¿Qué significa equilibrio?
Que el cuerpo esta en reposo o que tiene velocidad constante para que las fuerzas en el eje
(y) y eje (x) seaigual a cerohasta que una fuerzaexternaintervengaentoncesyanoestaria en
equilibrio
Cuando un cuerpo carece de todo tipo de aceleración (a = 0)
3.3.5. Significa entonces que un cuerpo en equilibrio esta necesariamente en reposo.
No porque un cuerpo tambien en equilibrio puede tener velocidad consatante
4.4. AMPLIACION
Con el empleo de un conjunto de poleas (polipasto) podemos reducir la intensidad de la
fuerza,segúnse muestra en la figura 8, determinemos el valor de esta fuerza y el porcentaje
del peso reducido.
Figura Nº 8. Cuarto montaje/polipastos.
Emplee el sensor de la fuerza lo mas vertical posible y completa la tabla 4
Peso Fuerza % reducido
100gr. 0.98N 100%
100gr. 0.49N 50%
Tabla Nº 4. Reduccion de la fuerza
4.4.1. ¿Por qué es importante usar un polipasto?

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Es muy importante si lo que queremos es dividir y de esa manera el esfuerso realizado sea
minimo
4.4.2. ¿De qué depende la reducción de la fuerza?
Depende del numero de tenciones en que sea divido que son las cuerdas como tambien del
angulo que se les aplica
4.4.3. ¿Qué aplicación tendría estos dispositivos en la vida real?
Idealesparaelevaciónde mercancía,comoelementode transmisiónpara cambiar la dirección
y mover un peso xe.
OBSERVACIONES
 Tendrá que presionar el botón ZERO para cada prueba
 Se comprobó la primera y segunda ley de equilibrio que teóricamente se pudo
aprenderyen lapráctica si nose tomandatos exactosni precisosnose puede obtener
datos exactos
 La sumatoriade momentosenambos brazosdeberíaserceropero influye muchoenla
toma de datos la gravedad en el lugar donde se encuentra al momento de tomar los
datos experimentales
CONCLUSIONES
 Después de haber estudiado y analizado diferentes ejemplos reales de equilibrio,
podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento y a cada
momento están interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los
cuerposa realizardeterminadosmovimientoso,a mantenerse enestadode equilibrio,
ya sea estático o dinámico
BIBLIOGRAFIA:
http://www.jfinternational.com/mf/leyes-newton.html
LibroSerway de estática

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Con suspalabrasdefinafuerza
Existen muchos tipos de fuerza, las cuales se definen de acuerdo a ello precisamente
(centrípeta, gravitatoria, nuclear, iónica…), generalmente una fuerza es la interacción entre
dos cuerpos; en física, la fuerza es una magnitud que mide la intensidad del intercambio de
momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas (en lenguaje de la física de
partículas se habla de interacción). Según una definición clásica, fuerza es toda causa agente
capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos materiales
¿Cómohizopara representarunafuerza?
La fuerzaesunamagnitudvectorial,al igual que lavelocidadolaaceleración.Se representa
por un vectorF →,que se caracterizapor cuatro datos:
 El móduloointensidadesunamedidacuantitativade lafuerza.Si laintensidadesun
númerogrande,lafuerzaesgrande;si,por el contrario,esun númeropequeño,lafuerza
espequeña.Launidadenla que se mide laintensidadde una fuerzaenel SIes el newton
(N).
 La direccióneslarecta sobre laque se aplicalafuerza.
 El sentidoindicahaciadónde se aplicalafuerza.Enuna mismadirecciónexistendos
sentidosposibles.
 El puntode aplicaciónesel puntodel espacioenque se aplicalafuerza.Esto esimportante,
pueslosefectosque producenlasfuerzasdependenenmuchoscasosdel puntode
aplicación.
¿Es la fuerzaunvector?,¿Porqué?Dar ejemplosde otrasmagnitudesfísicasvectoriales.
Si es un vector,porque lasmagnitudesque quedancaracterizadasporunacantidad
(intensidado módulo),unadirecciónyunsentido se representanconvectores.Enunespacio
euclidiano,de nomásde tresdimensiones,unvectorse representamediante unsegmento
orientado.Ejemplosde estasmagnitudesson:lavelocidad,la aceleración,lafuerza,el campo
eléctrico, intensidadluminosa,etc.
 ¿Cuálessonlosmáximosymínimosvaloresobtenidos?

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¿A qué se debe laformatan peculiarde la figura?hagaotra grabación para observarsi
conservael contornocerrado.
Se debe a que estabanconectados2 sensoresde fuerza;unoensentidode tiro (jalar) positivo
y otro en sentido de empuje positivo esto genera esta figura tan peculiar, y se conserva este
contorno cerrado siempre que la configuración de tiro sea opuesta o se darán en el mismo
sentido.