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PRÁCTICA 7. LAS PALANCAS. BALANZA DE FUERZA PARALELAS.

Nombre de la asignatura: LABORATORIO DE FISICA MECANICA

Código de la asignatura: ______________

1. NORMAS DE SEGURIDAD

El encargado de laboratorio y el docente de la asignatura antes de comenzar a desarrollar cada práctica indicaran las normas de seguridad y recomendaciones para el uso correcto de los equipos requeridos.

2. OBJETIVOS

2.1. Observar si con una palanca se puede equilibrar fuerzas de distinto valor.2.2. Establecer, siguiendo la vía experimental, la relación matemática que liga a las fuerzas aplicadas a una palanca en equilibrio.2.3. Establecer experimentalmente que relación cumple las fuerzas aplicadas sobre una palanca en equilibrio, cuando sus puntos de aplicación están al mismo lado del punto de apoyo.3. MATERIALES Y RECURSOS FÍSICOS

CANTIDAD NOMBRE OBSERVACIONES1 Tornillo de mesa con varilla 2 Nueces doble1 Nuez circular1 Palanca de aluminio1 Barrilla de aluminio con punta delgada3 Pesa de 2,5 gr (3) 10g (4), 50g, 100g, 200g2 Porta pesas1 Varilla de 60 cm1 Dinamómetro de 5 N

4. MARCO TEORICO

Recibe el nombre de palanca es una maquina simple que consistente en una barra que puede girar en torno a un punto de apoyo. En la mayoría de los casos siempre vamos a tener que vencer una resistencia, aplicando una fuerza de menor magnitud que será la potencia, respecto de un punto de apoyo o equilibrio.

Según los puntos en los que se aplique la potencia (fuerza que provoca el movimiento) y las posiciones relativas de eje y barra, se pueden conseguir tres tipos diferentes de palancas a las que se denominan: de primero, segundo y tercer género.






Desde el punto de vista tecnológico se pueden estudiar en ella 4 elementos importantes: potencia, resistencia, brazo de potencia y brazo de resistencia. · La resistencia o carga (FR) es la fuerza que queremos vencer. · La potencia o esfuerzo (FP) es la fuerza que tenemos que aplicar a la palanca para lograr equilibrar la resistencia. · El brazo de potencia (BP) es la distancia desde fulcro que es el punto de apoyo hasta el punto de aplicación de la potencia. · El brazo de resistencia (BR) es la distancia desde el fulcro hasta el punto de aplicación de la resistencia.

Con los elementos anteriores se elabora la denominada ley de la palanca, que dice: La potencia por su brazo es igual a la resistencia por el suyo.

FP x BP = FR x BR

4.1. TALLER.4.2. Que es de equilibrio de translación y de rotación de un cuerpo.4.3. Que es torque o momento de fuerza, cuál es su fórmula.4.4. Que aplicaciones existen para cada género de palanca.Analizar la siguiente simulación https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_es.html 4.5. ¿Mueva las masas a diferentes posiciones de la palanca, de modo que la palanca quede en equilibrio colocando las masas en diferentes posiciones a cada lado del punto de apoyo?.4.6. Que sucede como son los momentos de fuerza de la derecha e izquierda, dado que las posiciones y pesos son diferentes estando la palanca en equilibrio.

5. PROCEDIMIENTO

PRIMER PROCEDIMIENTO5.1. Sitúa sobre el porta pesas de la izquierda una pesa de 200 gr más el peso del porta (cuya masa es de mp = 5gr) a 5cm a la izquierda del punto de apoyo de la palanca. Esta se llamara será la distancia L, que permanecerá invariable en toda la operación. Registre los datos en la tabla 1.5.2. Coloque a la derecha del punto de apoyo de la palanca otro porta pesas (cuya masa es de mp = 5gr) y añade pesas tal forma que la masa total que se va a colgar de la palanca es de 105 gr. Registre los datos en la tabla 1.5.3. Mueva el porta pesas con las pesas del lado derecho de la palanca y busca la posición de equilibrio, con el cuidado de que la barra de la palanca, se mantenga horizontal.

Mide la distancia entre el punto de suspensión de la masa de al punto de apoyo de la palanca y registre su valor en la tabla 1 como la distancia de equilibrio d. 5.4. Cambia las pesas del porta pesas de lado derecho, colocando ahora un peso de 115gr. Cuelga el porta pesas del lado derecho de la palanca y busca la posición de equilibrio de igual forma que en el punto anterior. Mide la nueva distancia d desde el punto de suspensión del porte pesas de la derecha al de apoyo de la palanca y registre su valor. En la tabla 15.5. Cambia de nuevo las pesas del porta pesas de la derecha, colocando 155gr, de forma que la masa total que vas a emplear, teniendo en cuenta los 5g del porta pesas. Busca la posición de equilibrio de la palanca y mide la nueva distancia d. Registre su valor.

SEGUNDO PROCEDIMIENTOFavor calibrar el dinamómetro antes de realizar las medidas

5.6. Ubique el dinamómetro a la izquierda del punto de apoyo de la palanca a una distancia L. Registre el dato en la tabla 2.5.7. Coloque otro porta pesas a la izquierda con 205g a una distancia d del punto de apoyo de la palanca.

https://phet.colorado.edu/sims/html/balancing-act/latest/balancing-act_es.html






Registre esta masa y la distancia d en la tabla 2. No olvides que la palanca debe estar perfectamente horizontal, antes de registrar las medidas, y el

dinamómetro debe estar perpendicular con el brazo de la palanca5.8. Nivele la palanca de modo que quede horizontal, moviendo la nuez que está sujeta sobre la varilla vertical hacia arriba o hacia abajo, según sea necesario. Registre en la tabla 2 la fuerza F que marca el dinamómetro.5.9. Con el mismo peso de 205 gr cambia la posición del porta pesas a una nueva posición d del porta hasta el punto de apoyo de la palanca, igualmente varié la longitud L, equilibre el sistema y registre las nuevas medida y la fuerza F .indicada en el dinamómetro.5.10. Repite el proceso anterior, para otras posiciones d del porta pesas y L del dinamómetro. Registra los valores de las distancias d, L y las fuerzas F. hasta completar la tabla 2.

No olvides que la palanca debe estar perfectamente horizontal, antes de registrar las medidas, y el dinamómetro debe estar perpendicular con el brazo de la palanca

LAS TABLAS SE COMPLETAN DESARROLLANDO EL CUESTINARIO

6. CUESTIONARIO Y EVALUACIÓN6.1. Mida la fuerza ejercida F = m.g por la masa fija ó con el dinamómetro, registre el resultado en el tabla1.6.2. Mida la fuerza ejercida P = m.g por la masa equilibrante ó con el dinamómetro, registre el resultado en el tabla1.6.3. Calcule los momentos de fuera FxL y Pxd, y registre el resultado en el tabla1.

7. ANÁLISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS7.1. ¿Qué genero de palanca representan la figura del primer montaje?7.2. ¿Qué genero de palanca representan la figura del segundo montaje?7.3. ¿Cómo son las fuerzas F respecto de las P?, ¿cómo son las posiciones de la distancia L y las distancias d, respecto al punto de apoyo según el género de palanca en cada montaje?.7.4. A la vista de los valores obtenidos en los momentos de fuerza en las tablas 1 y 2, que puedes afirmar. 7.5. Cuando la palanca está en equilibrio el primer y segundo procedimiento. ¿Cómo son los momentos de fuerza: F.L y P.d mostrados en cada tabla? 7.6. Cuando la palanca está en totalmente horizontal ¿se cumple la ley de las palancas? F x L = P x d7.7. ¿Será posible predecir la fuerza y su punto de aplicación que logra el equilibrio si solamente se conoce la masa que ha sido colgadas en un lado de la balanza?. Sustente su respuesta. 7.8. ¿Se puede relacionar el funcionamiento de una balanza romana con el presente experimento?. Sustente su respuesta.

7.8. Fíjate en el dibujo adjunto. ¿Qué clase de palanca es? y ¿halle qué fuerza P se debe aplicar para levantar la carretilla, que tiene una carga R de 1.000 N?

P x BP = R x BR

8. CONCLUSIONES. Las conclusiones deben estar de acuerdo con los resultados obtenidos en cada tabla. 9. BIBLIOGRAFÍA

Laboratorios ENOSA, M.A-2-MECANICA. Unesco.1968. España. Serway R (1997). Física, Vol. I Cuarta Edición. Editorial McGraw Hill Interamericana: México






Tipler, P (1985). Física, Vol. I. segunda edición. Editorial Reverte: España. Sears, Z. Young y Feedman (1996) Física Universitaria, Vol. I Novena Edición. Editorial Addison Wesley

Longman: México. Resnick, R. Halliday, D y Krane K. (2000). Física Vol. I, Cuarta Edición. Compañía Editorial continental.

Edición de las guías: M.S.c NELSON ANTONIO GALVIS JAIMES

TABLA 1. BALANZA DE FUERZAS

Masa fija Lado

izquierdo

(m+mp) Kg

Masa del lado derecho

(m+mp) Kg

Distancia de equilibrio Fuerza Ejercida

por la masa fija

F=(m+mp).g

(N)

Fuerza ejercida masa equilibrante

P=(m+mp).g

(N)

Momentos de fuerza

FxL (N.m)

(Nm)

Momentos de fuerza

Pxd (Nm)d(m) L(m)

TABLA 2. BALANZA DE FUERZA S

Masa fija

(m+ mp) Kg

Fuerza ejercida masa

fija P=(m+mp)g

(N)

Distancia de equilibrio

L(m)

Distancia de

equilibrio d(m)

Fuerza indicada en el dinamómetro

F(N)

Momentos de fuerza

FxL (Nm)

Momentos de fuerza

Pxd (Nm)

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