PLANO INCLINADO Objetivo: Material

Introducción a la Física Experimental
Universidad de La Laguna
PLANO INCLINADO
Para la realización de esta práctica el alumno deberá venir al laboratorio provisto
con hojas de papel milimetrado.
Objetivo:
Verificar experimentalmente la descomposición de fuerzas en un plano
inclinado.
Material:
2 rieles de 30 cm
1 pieza de unión
1 varilla soporte
1 soporte de la
varilla
1
jinetillo
con
tornillo
1 porta dinamómetro
1 dinamómetro
1
carro
para
experimento
1 bobina de hilo
1 pesa de 50g con
ranura
6 pesas con gancho
1 pie de trípode con
varilla y nuez
1 pie de trípode
1 regla graduada
Figura 1.
Introducción:
En esta práctica se comprobarán distintas relaciones de carácter vectorial (suma
y descomposición) para las fuerzas que actúan sobre un cuerpo situado sobre un plano
inclinado.
Si colocamos un cuerpo de masa m sobre un plano inclinado de ángulo α y
escogemos un sistema de ejes cartesianos de tal forma que uno de los eje lo tomamos
paralelo al plano inclinado y el otro perpendicular al mismo, podemos descomponer su
peso, W, en dos componentes:
Wx a lo largo del plano inclinado.
Wy, en la dirección del eje perpendicular (o normal) al plano inclinado.
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Si consideramos que el cuerpo se encuentra en todo momento en equilibrio
estático y sujeto por un extremo por medio de un dinamómetro, las fuerzas que actúan
sobre el sistema se pueden representar esquemáticamente en la figura 2, donde Fdin es la
fuerza que mide el dinamómetro y N es la fuerza de reacción del plano inclinado sobre
el cuerpo.
y
Fdin
N
Wx
h
x
Wy
W
α
l
Figura 2.
Por lo tanto, podemos escribir los módulos de las componentes del peso de la siguiente
manera:
Wx= m g senα = Fdin
Wy= m g cosα = N.
Realización práctica:
1. Realizar el montaje descrito en la figura 1.
No separar los 2 rieles.
No intentar separar el dinamómetro del portadinamómetro.
Se aconseja sujetar el montaje por los dos lados con la ayuda de los dos pies de
trípodes para evitar que el sistema deslice.
2. Determinar los pesos del carro y de las pesas con gancho. Para tal objetivo colocar el
dinamómetro en el soporte con varilla y nuez. Antes de la realización de las medidas se
debe comprobar que el dinamómetro está enrasado a cero.
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3. Para un mismo ángulo α determinar las componentes Wx y Wy. El ángulo α se
determina a partir de la altura h y la longitud l.
4. Comprobar que Wx= Fdin, donde Fdin es la fuerza que señala el dinamómetro.
Comprobar que Wy = N.
5. Repetir este proceso para 5 masas diferentes y rellenar la tabla de datos
correspondiente (tabla 1).
6. Representar gráficamente:
(a) la fuerza normal (N) frente al peso (W).
(b) la fuerza medida por el dinamómetro (Fdin) frente al peso (W).
7. Ajustar mediante mínimos cuadrados la gráfica (b). Obtener el ángulo que forma el
plano inclinado mediante la pendiente de la recta ajustada y comparar este valor con el
calculado utilizando la altura y longitud del plano inclinado.
8. Para una misma masa m y 5 ángulos diferentes determinar las componentes Wx y
Wy para cada una y rellenar la tabla de datos correspondiente (tabla 2).
.
9. Comprobar para cada caso que Wx=Fdin, donde Fdin es la fuerza que señala el
dinamómetro. Comprobar que Wy = N.
10. Representar gráficamente:
(a) la fuerza normal (N) frente al ángulo (α).
(b) la fuerza medida por el dinamómetro (Fdin) frente al ángulo (α).
Comentar las diferencias entre las dos gráficas.
12. Comprobar la siguiente relación para dos ángulos diferentes y dos masas diferentes:
(mg)2=(mgcosα)2+F2din
W=mg = (W2x +W2y)0.5
NOTA:
•
Al terminar la realización de esta práctica el alumno debe entregar; ANTES DE
SALIR DEL LABORATORIO, al profesor encargado, la hoja de resultados que se
adjunta.
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PLANO INCLINADO
ALUMNO:.........................................
GRUPO:.....................
DIA:....................
PROFESOR ENCARGADO:..........
Tabla 1:
Longitud (m) =
Altura (m) =
Ángulo de inclinación:
(Detalle de los cálculos realizados)
m(kg)
W (N)
Wx (N)
Fdin±∆Fdin(N)
Comprobación del punto (9) del guión de prácticas:
Representación de las gráficas (a) y (b):
Ajuste por mínimos cuadrados de la gráfica (b):
Cálculos detallados:
Recta de ajuste y=ax+b:
Wy(N)
N (N)
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Ángulo del plano inclinado α:
(Detalle de los cálculos)
Comparación con el valor de α calculado trigonométricamente:
Tabla 2:
Masa utilizada m(kg):
h (m)
l (m)
α
Wy (N)
Wx (N)
Representación de las gráficas ( a) y (b):
Comprobación del punto 12 del guión de prácticas:
Fdin (N)
N(N)
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