LABORATORIO DE FISICA MECANICA EXPERIENCIA No 4 : POLEAS INTEGRANTES

LABORATORIO DE FISICA MECANICA
EXPERIENCIA No 4 : POLEAS
INTEGRANTES
GRUPO : _______
CÓDIGO
SUBGRUPO : ________
PROFESOR
:
FECHA DE REALIZACIÓN DE
LA PRACTICA
FECHA DE ENTREGA DEL
INFORME
:
:
1. OBJETIVOS
Objetivo General
š Analizar y comprender el funcionamiento de las poleas.
Objetivos Específicos
š Calcular la ventaja mecánica ideal y real de los distintos sistemas de poleas.
š Determinar la eficiencia de un sistema de poleas.
2. MATERIALES Y EQUIPOS A UTILIZAR
š Aparejos de poleas
š Varillas de soporte
š Cuerdas
š Ganchos
š Pesas
š Bases
š Balanza
3. GENERALIDADES
La gente utiliza máquinas todos los días. Algunas son herramientas sencillas como
destapadores de botellas, destornilladores y poleas; otras son objetos mas
complejos como bicicletas o automóviles.
Las poleas son máquinas simples que pueden utilizarse para cambiar la dirección
de una fuerza, reducir la fuerza necesaria para mover una carga cierta distancia o
aumentar la rapidez a la cual la carga se esta moviendo, pero no cambian la
cantidad de trabajo efectuado. Los sistemas de poleas pueden contener una sola
polea o una combinación de poleas fijas y móviles.
POLEAS
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En una máquina ideal no encontraremos fricción ; toda la energía se transfiere y el
trabajo de entrada del sistema es igual al trabajo de salida. El trabajo de entrada
es igual a la fuerza multiplicada por el respectivo desplazamiento, teniendo en
cuenta el ángulo que existe entre los dos vectores. El trabajo de salida es igual a
la fuerza de salida ( carga ) multiplicada por la respectiva distancia recorrida.
La razón entre la resistencia o carga (Q) y la fuerza de entrada o fuerza efectiva
(Fe) se denomina ventaja mecánica (VM),esto es:
VM = Q/Fe
Cuando la ventaja mecánica es mayor que 1, la máquina incrementa la fuerza que
se le aplica
Una máquina ideal transfiere toda la energía y, por tanto los trabajos de entrada y
salida son iguales . Para el caso de las poleas :
Ws = We
⇒ QSs = Fe Se
Entonces, para la máquina ideal, tenemos que : VM = Se/Ss = VMI ( ventaja
mecánica ideal).
La ventaja mecánica real , VMR , se obtiene al dividir la carga (Q) entre la fuerza
efectiva determinada en la práctica, esto es :
VMR = Q/F e
Observe que para calcular la ventaja mecánica ideal VMI, se miden las distancias
desplazadas ; en cambio, para encontrar la ventaja mecánica real VMR, se miden
las fuerzas ejercidas.
POLEAS
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En una máquina real no todo el trabajo de entrada puede aprovecharse como
trabajo de salida. La eficiencia de una maquina se define como la razón entre el
trabajo de salida y el trabajo de entrada. Esto es :
Eficiencia = (Ws / We ) 100%
Todas las maquinas reales tienen eficiencias menores que 100%. La eficiencia
también se puede expresar en términos de la ventaja mecánica real y de la ventaja
mecánica ideal :
Eficiencia = ( VMR / VMI ) 100%.
La VMI de la mayor parte de las maquinas depende de su diseño. Una maquina
eficiente tiene una VMR casi igual a su VMI. Cuanto mas baja sea la eficiencia,
mayor es el trabajo para mover una carga.
4. ACTIVIDADES DE FUNDAMENTACION TEORICA.
4.1 Si usted aumenta la eficiencia de una máquina simple , la VMI aumenta,
disminuye o permanece igual ?. Explique su respuesta.
POLEAS
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4.2 Dibuje y describa el funcionamiento de un aparejo diferencial.
4.3 De que manera, el incremento en el número de poleas afecta la ventaja
mecánica ideal y la eficiencia de un sistema de poleas ?.
POLEAS
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4.4 Como afecta el aumento de carga a la ventaja mecánica ideal ?
4.5 Qué son máquinas compuestas, como se determinan las ventajas mecánicas
y la eficiencia en estas maquinas ?. Dar tres ejemplos.
POLEAS
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4.6 Una carga de 200 kg es sostenida por el aparejo mostrado. Determinar la
magnitud de la tensión en la cuerda.
T
T
(a)
(b)
POLEAS
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5. PROCEDIMIENTO
5.1 POLEA FIJA :
♦ Suspenda una polea de un soporte
(figura 1) y haga pasar una cuerda por
su garganta.
♦En un extremo de la cuerda coloque un
peso determinado (Q) y en el otro
coloque suficiente cantidad de pesas
Ss
Q
(Fe) hasta cuando el sistema llegue al
Referencia
Fe
equilibrio.
Se
♦El peso elevado es la resistencia y el
peso que hace
que la resistencia se
eleve es la fuerza efectiva .
Figura 1. Polea Fija
Tome el
valor en Newton de la resistencia y de la
fuerza efectiva.
♦Desplace la carga, con la mano, una
determinada distancia desde su posición de
equilibrio (S s ).
♦Anote los desplazamientos Se y Ss de
acuerdo a la figura 1.
♦Repita
el
experimento
3
veces
mas
utilizando resistencias diferentes. Registre
los datos obtenidos en la tabla 1.
Ss
Fe
5.2 POLEA MOVIL :
♦ Arme el sistema como muestra la figura 2.
Se
♦Suspenda un peso (Q) de la polea móvil
(mayor de 100 gramos)
♦Coloque suficiente cantidad de pesas (Fe)
Q
Figura 2. Polea Móvil
hasta cuando el sistema llegue al equilibrio.
POLEAS
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♦Desplace la carga, con la mano, una
determinada distancia desde su posición
de equilibrio(S s ).
♦ Anote los respectivos desplazamientos
Se y Ss tal como se indica en la figura 2.
♦Tome los valores de Q y F y regístrelos
en la tabla 2.
Nota : Tenga en cuenta el peso de las
poleas móviles al definir la carga Q.
♦ Repita el experimento 3 veces utilizando
diferentes valores de resistencia
5.3 SISTEMA DE POLEAS :
♦ Arme el sistema como muestra la figura
3,
♦ Suspenda un peso determinado en las
poleas
móviles y coloque suficiente
cantidad de pesos en el extremo libre de
Ss
la cuerda hasta que el sistema quede en
equilibrio.
♦Desplace la carga, con la mano, una
determinada distancia desde su posición
de equilibrio(S s ).
♦ Anote los respectivos desplazamientos
Fe
Q
Se
Se y Ss tal como se indica en la figura 3.
♦ Registre los datos en la tabla 3.
♦ Repita el experimento 3 veces mas
Figura 3. Sistema de Poleas
utilizando diferentes valores de carga.
POLEAS
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6. TABLAS DE DATOS
PRUEBAS
Q(N)
Fe(N)
Se (mm)
Ss (mm)
VMI
VMR
Ef.(%)
PRIMERA
SEGUNDA
TERCERA
Tabla 1. Datos correspondientes al ensayo de polea fija
PRUEBAS
Q(N)
Fe(N)
Se(mm)
Ss (mm)
VMI
VMR
Ef.(%)
PRIMERA
SEGUNDA
TERCERA
Tabla 2. Datos correspondientes al ensayo de polea móvil
PRUEBAS
Q(N)
Fe(N)
Se(mm)
Ss (mm)
VMI
VMR
Ef.(%)
PRIMERA
SEGUNDA
TERCERA
Tabla 3. Datos correspondientes al ensayo de sistemas de poleas
7.
ANALISIS E INTERPRETACION DE DATOS
7.1 Con los datos obtenidos en las tablas 1 ,2 y 3, para las ventajas mecánicas,
realice un análisis y exprese sus comentarios.
POLEAS
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7.2 Con los datos obtenidos en las tablas 1, 2 y 3, para las eficiencias, realice un
análisis y exprese sus comentarios.
7.3 En el siguiente espacio dibuje un sistema de poleas que pueda utilizarse para
levantar un bote desde su remolque hasta la viga de una cochera, tal que la fuerza
efectiva se mueva una distancia de 6 mts mientras que la carga se desplaza 10
mts. Especifique el valor de la carga (peso del bote) y con base en este, determine
la magnitud de la fuerza aplicada.
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7.4 Calcule el trabajo de entrada y el trabajo de salida para cada uno de los
sistemas de poleas ensayados. Compare y realice comentarios.
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8. CALCULOS TIPO
9. CONCLUSIONES
10. BIBLIOGRAFIA
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