Presentacion Final

Índice OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................... 2

OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ 2

JUSTIFICACIÓN ......................................................................................................................... 2

Metodología empleada .............................................................................................................. 3

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3

Descripción de la Grúas torre ................................................................................................... 3

MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 4

Grúa ........................................................................................................................................... 4

Poleas ........................................................................................................................................ 4

CLASES DE POLEAS.............................................................................................................. 4

Polea simple fija .................................................................................................................... 4

Polea móvil ............................................................................................................................ 4

Polea compuesta .................................................................................................................... 5

MAQUINAS SIMPLES ............................................................................................................ 5

Aplicación de la grúa................................................................................................................. 6

FORMULACIÓN DE LEY .......................................................................................................... 6

Segunda ley de newton .............................................................................................................. 6

DESARROLLO ............................................................................................................................ 7

Esquema .................................................................................................................................... 7

Materiales .................................................................................................................................. 8

Esquema de los materiales .................................................................................................... 8

Herramientas ........................................................................................................................... 10

Esquema de las herramientas .............................................................................................. 11

Medidas ................................................................................................................................... 14

CALCULO .................................................................................................................................. 15

Esquema del ejercicio.............................................................................................................. 15

Resolución ............................................................................................................................... 15

CONCLUSIONES ...................................................................................................................... 19

RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 20

BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... 21

Proyecto de aula de física

2

Demostración de la segunda ley de newton mediante la

construcción de una grúa

OBJETIVO GENERAL

Elaborar una maqueta que tiene como objetivo demostrar la segunda ley de

Newton aplicado en las poleas para poder mover un cuerpo.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

1. Determinar experimentalmente la relación que existe entre fuerza, masa y

aceleración para un cuerpo con movimiento unidireccional bajo la acción de una

fuerza neta externa.

2. Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración.

3. Analizar las diferentes graficas que nos ayuden a entender el movimiento

4. Formular las ecuaciones de movimiento para cada sistema

5. Calcular la aceleración del sistema dado

6. Desarrollar un pequeño análisis con los conocimientos adquiridos en la

maqueta con relación a la fuerza y al trabajo realizado para mover el objeto

7. Analizar los diferentes sistemas de poleas elaborados.

JUSTIFICACIÓN

Luego de los conocimientos adquiridos en la teoría podemos aplicar todo este

conocimiento en una práctica mediante la representación de una maqueta en la cual

podemos observar y demostrar la segunda ley de Newton.

Con la ayuda de este proyecto podemos alcanzar un conocimiento más amplio acerca

de nuestro tema de estudio y así tener la capacidad para la resolución de problemas.


3

Los beneficiados con este proyecto serían los estudian porque ahí demostraríamos la

capacidad de realizar proyectos con un mayor razonamiento el mismo que lo

utilizamos para la resolución del problema el cual influye en nuestra vida cotidiana.

Metodología empleada

Se ha pretendido a lo largo del proyecto explicar y justificar todas las decisiones

tomadas. Prueba de ello son la utilización de imágenes y tablas junto a ello la resolución

del problema planteado. Sin olvidar el carácter práctico que ha de tener el diseño de una

grúa, se ha indagado también en muchos aspectos teóricos al constituir este proyecto no

tan sólo el diseño de una máquina sino el trabajo que pretender dar al finar del curso.

INTRODUCCIÓN

Desde el principio el hombre se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que

solo su fuerza no le permitía mover, como es el caso de piedras, árboles, entre muchas

otras; el ingenio del hombre le ha permitido aprender distintos métodos y crear sistemas

para realizar estos trabajos de una forma más fácil y rápida, a eso lo llamo maquina

simple; sus sistemas al principio eran sencillos, pero con el paso del tiempo se han

hecho tan complejos como los que usamos ahora.

El desarrollo de una grúa como un proyecto, permite la fácil comprensión de la ciencia

en aspectos de la vida cotidiana como la construcción y el desarrollo de nuevas

tecnologías, así como la comprensión del funcionamiento de elementos estructurales

como la polea. Además de esto en cierto grado comprender que las grúas como todo

invento surgieron de una necesidad que llenar, y cumplen una función básica. De esta

forma además de simplemente reflejar su funcionamiento se puede ver su contexto

histórico como un invento que ha ido evolucionando de una idea a muchos hechos como

son la grúa torre. Sin embargo muchas mejoras están por implementarse y muchos

inventos están por descubrirse.

Descripción de la Grúas torre


4

Las grúas torre son las más habituales en la edificación ya que permiten una gran altura

de trabajo así como una gran capacidad de carga. Otra ventaja importante es el poco

espacio que requieren en la base, ya que el contrapeso está situado en la contra flecha y

el mástil es fijo.

MARCO TEÓRICO

Grúa

Es una máquina de elevación de movimiento discontinuo destinado a elevar y distribuir cargas

en el espacio suspendidas de un gancho. Por regla general son ingenios que cuentan con poleas

acanaladas, contrapesos mecanismos simples etc. para crear ventaja mecánica y lograr mover

grandes cargas.

Poleas

Una polea es una maquina simples, están formadas por una rueda acanalada a través de

la cual pasa una cuerda que se desliza por ella. Permiten disminuir el esfuerzo para

levantar una carga a cierta altura.

CLASES DE POLEAS.

Existen poleas fijas y móviles, estas ya han sido clasificadas de acuerdo a su uso y

objetividad.

Polea simple fija

Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es

la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin

embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.

La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la

cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.

Polea móvil

La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar


5

la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la

carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el

doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga

Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al

soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.

Polea compuesta

Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja

mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas

son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de

poleas fijas y móviles: destacan los polipastos.

MAQUINAS SIMPLES

Una máquina simple es un dispositivo que modifica una fuerza. Su objeto es ejercer una

fuerza sobre un cuerpo, que sea distinta a la aplicada sobre la maquina desde el exterior.

Esquematizamos una maquina en la cual se supone que se levanta un peso W a una

altura h, como aplicando una fuerza F que actúa sobre un recorrido x, con velocidad

constante.

Del principio de la conservación de la energía tenemos:

; De donde:

Fs = trabajo que hace la fuerza F.

Wh = trabajo que hace el peso w (trabajo útil)

T= Trabajo que se hace dentro de la máquina y contra las fuerzas de rozamiento.

La fuerza es una magnitud vectorial que puede modificar el estado de un cuerpo de

inercia a movimiento.

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsica


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Velocidad es la relación que se establece entre el desplazamiento realizado por una

partícula y el intervalo de tiempo que se efectuó.

Aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por

unidad de tiempo.

Masa es la cantidad de materia que lo forma que forma un cuerpo y lo cual es contante y

no presenta variación en ningún otro lugar.

Peso es la fuerza de atracción de un cuerpo hacia el centro del planeta.

Trabajo es el que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía necesaria

para desplazar este cuerpo.

Coeficiente de fricción dinámica es la proporcionalidad que relaciona la fuerza de

rozamiento que actúa sobre un bloque que se desliza y la fuerza normal.

Tensión de la cuerda. La cuerda es un elemento flexible que sirve para trasmitir la

acción de una fuerza aplicada.

Aplicación de la grúa

Que es

Es un prototipo de grúa torre que funciona por medio de una manivela, el cual tiene una

capacidad de 50 a 500 gramos. Está diseñado para levantar peso entre cortas

distanciasen un movimiento giratorio.

FORMULACIÓN DE LEY

Segunda ley de newton

La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice

que la fuerza neta aplicada sobre un cuerpo es proporcional a la aceleración que

adquiere dicho cuerpo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo, de

manera que podemos expresar la relación de la siguiente manera:

http://es.wikipedia.org/wiki/Vector_%28f%C3%ADsica%29

http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_de_tiempo

http://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Desplazamiento_%28vector%29


7

Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además

de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe

expresarse como:

F = m a

La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un

Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un cuerpo de un kilogramo de masa para

que adquiera una aceleración de 1 m/s2, o sea,

1 N = 1 Kg · 1 m/s2

DESARROLLO

Esquema


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Materiales

Materiales

4 Listones

3 Poleas

1 base para la grúa

Cola plástica

2 pedazos de plancha mdf

1 cubo de madera

1 Cuerda

4 pedazos de ple ibo

1 Cuerpo

2 Torno de madera con manivelas

Esquema de los materiales


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10

Herramientas

Herramientas

Taladro Lija de madera

Broca Formón

Moldeador Cortadora circular

Destornillador Laca trasparente

Prensas Pinceles

Cola plástica Clavos de medias pulgadas

Perno Balanza para medir en gramos

Martillo Tuerca

Escuadra Arandela


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Esquema de las herramientas


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13


14

Medidas

Medidas Dimensión

Perno de ½”

Arandela de ½”

Tuerca de ½”

Altura de la grúa 50 cm

Distancia de la cuerda 2.15 m

Distancia del cuerpo a la grúa 0,92 cm

Masa dela caja 154.2 g

Masa del cuerpo 435 g

Peso del objeto 5.78 N

Coeficiente de fricción 0,10

Tención 10 N

Diámetro de las poleas ½”

Listones 45 cm

Cubo de madera 8 x 8 cm

Plancha de mdf 59x 7.5 cm

Pedazo de madera 20x 25

Pedazos de ple ibo 6x 12 cm

Torno de madera con manivelas 7 cm


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CALCULO

Esquema del ejercicio

Resolución

Una masa M= 0,5852 kg se acelera a lo largo de una superficie horizontal mediante

una cuerda que pasa por una polea sabiendo que la tensión de la cuerda es de 10N y la

polea está a 50cm sobre la parte superior del bloque. El coeficiente de fricción de

desplazamiento es de o.10.

a) Determine la aceleración del bloque cuando x= 92cm.

b) Determine el valor de x en el cual la aceleración se vuelve 0.


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Datos:

X= 92cm |

|= 0.92m

h= 50cm |

|=0.5cm

T= 10N

M= 0.5892kg × 9.8 ⁄ = 5,78N

µs= 0.10

Desarrollo: Gráfico:

Usando Pitágoras

√

1

4

∑fy= T sen Ѳ +N= 5,78NN

N=5,78N-T sen Ѳ

Como: T sen Ѳ= 0.5m TanѲ=

T cos Ѳ= 0.92m


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N=5,78N─10N×√

N=5.78N─2.43N= 3.35N

∑fx= M.a

T cos Ѳ─ =M.a

10N× √

─ (0.92m)(3.55N)=0.5892kg.a ⁄

a=

= 10,91 ⁄

Parte B)

Reemplazamos en el Teorema de Pitágoras

√ 0.5m

A calcular =?

√

√


18

=

√

√

∑Fy=0

√ 5,78N 5,78N

√

∑Fx=M.a =M(0)=0

Tcos =

Igualando las ecuaciones:

√ = 0,10(

√

√ )

√ (

)

√ =0,10(4,68)

√ =0,468Nm

X para aceleración 0

= √

=

=0,0568m.


19

CONCLUSIONES

El proyecto Aula (físico) supone un cambio importante en la forma de

emprender la enseñanza y sus conclusiones pueden ser aplicadas en

nuestro proyecto, siempre que cumpla las condiciones establecidas por

el docente.

Como conclusión tenemos que el desarrollo del proyecto está dado en

base a las leyes de Newton.

Como conclusión obtuvimos que la fuerza de arrastre debe ser mayor a la

masa del cuerpo para así lograr darle movimiento al cuerpo en un plano

vertical.

En general, las maquinas simples son usadas para multiplicar la fuerza o

cambiar su dirección, para que el trabajo resulte más sencillo, conveniente

y seguro.

Al calcular bien los pesos de cada una de las masas, se puede estabilizar

un sistema de poleas y así detallar que tan eficiente es el mismo.

Teóricamente la fuerza realizada debe ser menor que el peso a levantar.

Dada las variables recogidas en la práctica pudimos establecer las fuerzas,

las masas

Luego de realizar el experimento y analizar los resultados nos dimos

cuenta que la ventaja mecánica real difiere un poco de la ventaja mecánica

teórica, por las diferentes condiciones es que se realiza el experimento y

que afectan los resultados.

La elaboración del proyecto nos permite entender el funcionamiento del

mecanismo de una grúa y como inciden en el las fuerzas físicas


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RECOMENDACIONES

Debido a que no tenemos los datos en el esquema es necesario hacer una

serie de fórmulas para la resolución del problema.

Es conveniente que tengamos en cuenta el tipo de proyecto que vamos a

realizar y sus métodos a realizarse.

Este tipo de proyecto tiene que tener como finalidad ayudar a la mayor

compresión del tema de estudio físico

Es necesario elaborar un esquema y una parte escrita para obtener un

mayor análisis del proyecto.


21

BIBLIOGRAFÍA

Física general con experimentos sencillos. Beatriz Alvarenga, Antonio

Máximo. Editorial Harla, México. 1979, 1980, 1981

Física Fundamental 1. Michael Valero. Editorial Norma, Colombia. 1996.

Villegas Mauricio, Ramírez Ricardo, investiguemos 10, Voluntad, Bogota

1989

ERNST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 1 , Editorial

Blume, Barcelona, 1961.

ERNST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 2 Tornos y grúas,

Editorial Blume,

Barcelona, 1961.

ERNST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 3 Ejecuciones

especiales, Editorial

Blume, Barcelona, 1961.

AYALA VALLEJO, Patricio y OROGUELA ZAMBRANO, Jorge. Física

vectorial tomo1, sexta edición, Quito, 2005

SALINAS PINEDA, Edmundo física1, tercera edición. Loja 2005.

Alonso, Acosta. Introducción a la física, tomo1, 29 edición, Bogotá-

colombia,1981

Documents

Presentacion Final