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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE CIENCIAS
FUNDAMENTOS DE MECANICA
LABORATORIO PRCTICO
EL MOMENTO DE LAS FUERZAS
Juliana Valentina Daz Reyes* Diego Alejandro Abril** y Diego
Fernando Puentes*** Practica: MEDICIN DE TORQUES A PARTIR DE UN
SISTEMA FSICO ROTACIONAL
RESUMEN
Se instal sobre una mesa-base o soporte metlico para suspensin,
dos dinammetros con
la intencin de calcular el peso W de la barra rgida (regla) y
los cambios que hubiese en ella,
sirvi como biela (palanca de medida) como objeto de un
movimiento rotacional. Una vez
instalados, el soporte, la biela (regla) y sta suspendida por
los dinammetros, se colocaron
sobre ella tres pesas sujetas a la biela para evitar su
deslizamiento, las cuales generaban un
torque o momento de fuerza que fue medido como el producto de
sus distancias hasta el eje
de rotacin, se observaron los cambios efectuados en los
elongamientos de los dinammetros
y cmo estos afectaban en las distancias entre las pesas y eje de
rotacin, con el fin de
demostrar la segunda condicin de equilibrio mecnico en un
sistema fsico, dado su
conservacin del momento [1].
[ M = 0] Ecuacin 1.
INTRODUCCIN
Todo sistema fsico tiende a su estado ms
probable, en el caso de los sistemas
rotacionales o que involucren la aplicacin
de torques, estos ltimos se vern
sometidos a la segunda ley de Newton que
dice que todo sistema fsico adiabtico e
isotrmico (sistema fsico confinado a
temperatura constante), es decir que el
choque sea elstico y no sufra
deformaciones, tendera siempre a
mantener su cantidad de momento P
constante, sin embargo hay algunos
sistemas fsicos donde no colisionan sus
partculas confinadas a l, entonces cmo
saber que el sistema est en equilibrio?,
depender si es un sistema en que
intervienen fuerzas concurrentes o no,
quiere decir que sus direcciones estn
alineadas, en caso contrario las lneas de
accin componente a la fuerza actuaran
sobre la partcula desde diferentes
direcciones y el sistema fsico solo estar
en equilibrio si la suma de los momentos
es igual a cero, para todo sistema
rotacional a este momento se le llama
torque (1) y se define como el producto de
la fuerza por la longitud que tiene su
palanca hasta su eje de accin o punto de
apoyo.
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OBJETIVOS
Comprobar que en un cuerpo rgido en equilibrio se cumplen las
dos condiciones de
equilibrio.
PALABRAS CLAVE
Fuerzas concurrentes, fuerzas no concurrentes, sistemas fsicos
rotacionales, momento de
fuerza, torque.
METODOLOGA
La metodologa de la prctica se bas en el siguiente enunciado de
instrucciones:
1. Se verifica que los dinammetros
estn bien calibrados.
2. Se elige un punto de rotacin en
donde no pasen las lneas de accin
de ninguna fuerza.
3. Pese la regla y llmela W,
encuentre su centro de gravedad y
llmelo .
4. Consigne los datos del tem
anterior en una tabla.
5. Coloque sobre los soportes los dos
dinammetros separados por una
distancia aproximada de un metro.
6. Cuelgue de ellos la regla de
madera.
7. Cada dinammetro se elongar una
determinada medida, llame a cada
una de ellas 1 y 2
respectivamente.
8. Coloque sobre la regla tres pesos
diferentes.
9. Suba o baje los dinammetros
hasta que la regla quede horizontal.
10. Verifique que los dinammetros
estn verticales, en caso contrario,
reorgancelos.
11. Los pesos de izquierda a derecha
llammoslos 3 , 4 y 5 y sus
puntos de aplicacin respectivos
3, 4 y 5, consigne todos estos
valores en la Tabla 1.
12. Repita todas las instrucciones
anteriores para otro sistema de
fuerzas y complete otra fila en la
Tabla 1.
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Laboratorio en Fundamentos de mecnica, profesor Jaime
Villalobos, Universidad Nacional de
Colombia.
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RESULTADOS
Los resultados experimentales fueron consignados en las tablas
de resultados donde se
evidencian los comportamientos de dos montajes diferentes donde
las pesas generan un
momento rotacional, el cual se mantiene constante y no genera
variacin alguna, obsrvese
las siguientes tablas:
W
Montaje1 0,743 50 3,53 0 3,53 100 1,45 7,5 2,44 36,3 2,45
87,9
Montaje2 0,743 50 4,51 0 4,51 100 3,42 20 2,44 62,5 2,45 78,5
Tabla 1. Recoleccin de los datos experimentales para dos montajes
distintos.
1 0,36 Kg 0,36 Kg 0,1478 Kg 0,2492 Kg 0,2499 Kg
2 0,46 Kg 0,46 Kg 0,3492 Kg 0,2492 Kg 0,2499 Kg
Tabla 2. Tabla de masas
Para y , el valor de la masa fue determinado con el
dinammetro.
Para , y fueron consideradas las masas del porta pesas y sumadas
con la masa inicial.
+ montaje1 3.89 N -2.45 N
montaje2 3.42 N -4.89 N Tabla 3. Sumatoria de fuerzas en cada
extremo de la biela para el primer montaje
Se evidencia que sus magnitudes son diferentes.
+
montaje1 0 1,765 J -1,765 J 0,62 J 0,334 J -0,928 J 2,719 J
-2,693 J
montaje2 0 1,765 J -1,975 J 1.026 J -0.305 J -0,698 J 2.791 J
-2,768 J
Tabla 4. Tabla de la sumatoria de los momentos en cada
sistema
Se observa que la magnitud de los momentos es de igual magnitud
y de sentido
rotacional contrario.
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Laboratorio en Fundamentos de mecnica, profesor Jaime
Villalobos, Universidad Nacional de
Colombia.
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ANLISIS DE RESULTADOS
Al realizar el montaje se puede observar
que los dinammetros deban calibrarse,
de no estarlo la barra rgida de medida no
se encontrara ubicada horizontalmente
(paralela al suelo), se observ que al ubicar
sobre la regla una sola pesa, esta solo
seguira en equilibrio si la pesa se situaba
en el medio, lo que permite establecer que
su centro de gravedad estaba ubicado en el
centro de la barra, cuando las otras dos
pesas se situaron en el sistema, siempre
deban haber dos en un extremo y una sola
del otro, de modo que la posicin de la
barra se mantuviese horizontal, sin
embargo no se explicaba cmo se poda
mantener el sistema en equilibrio
mecnico, si las masas estaban
mayormente concentradas de un extremo
que del otro, esto implica que deba existir
una magnitud diferente que garantizara el
equilibrio del sistema (2).
Se observ que del lado de la regla donde
haba una sola pesa, sta se situaba ms
lejos del centro de masa que las otras dos,
lo que implica que hay una relacin
directamente proporcional entre una masa
y su centro de gravedad, aunque esa
conclusin no ofreca los datos que
garantizaban el equilibrio del sistema (3),
el peso conjunto de la regla y las pesas
compensaban la resistencia ofrecida por
los dinammetros, lo que garantizaba una
condicin de equilibrio sin embargo al
calcular el momento de fuerza de cada
pesa, se observ que la suma de los
momentos de las pesas de los extremos
cercanos al centro de masa, era igual al
momento que tena la pesa ms alejada de
su centro de masa, lo que finalmente
garantizo una segunda condicin de
equilibrio para este sistema mecnico
rotacional como se observa en la Tabla 4.
CONCLUSIONES
Existen dos condiciones para todo
cuerpo que este en equilibrio
mecnico: que la suma de las
fuerzas sea igual a cero y que la
suma de sus momentos sea tambin
igual a cero.
La primera condicin se cumple as
las lneas de accin de las fuerzas
no sean concurrentes.
La segunda condicin se demuestra
solo para sistemas donde las
fuerzas generen un movimiento
rotacional.
BIBLIOGRAFA
1. Conceptos obsoletos en fsica
Friedrich Herman, Georg job
universidad distrital Francisco Jos de
Caldas, Bogot, 2015.
2. Fsica mecnica, nivelacin para
estudiantes universitarios Lilly
Arrascue Crdova., Bogot ediciones de
la U 2015.
3. Manual de laboratorio de fsica
mecnica Juan Carlos Miranda,
Barranquilla, Universidad del Note, 2015.
