GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA I EQUILIBRIO

GUIAS ÚNICAS DE LABORATORIO DE FÍSICA I
EQUILIBRIO ESTÁTICO
FUERZAS Y ACELERACIONES
SANTIAGO DE CALI
UNIVERSIDAD SANTIAGO DE CALI
DEPARTAMENTO DE LABORATORIOS
DDEEPPAARRTTAAM
MEENNTTOO DDEE LLAABBOORRAATTOORRIIOOSS
GGUUIIAASS DDEE FFIISSIICCAA II
FUERZAS Y ACELERACIONES
OBJETIVOS:
Primera parte
Suma de Fuerzas
§ Utilizar métodos geométricos para el análisis de problemas físicos.
§ Analizar el carácter vectorial de las fuerzas.
§ Calcular la fuerza equilibrante en un sistema.
DESCRIPCIÓN DE LA EXPERIENCIA:
Un pequeño anillo es sometido a la acción de dos fuerzas diferentes y conocidas, F1 y F2
en un plano horizontal. Se trata de calcular y luego medir la fuerza F3 necesaria para
que el anillo esté en equilibrio.
La mesa de fuerzas es un instrumento didáctico que permite realizar las fuerzas sobre el
anillo mediante cuerdas que pasan por una polea de baja fricción y sostienen pesos en
sus extremos.
De esta manera podemos conocer la magnitud de las fuerzas midiendo pesos. Además, el
instrumento cuenta con una graduación de su circunferencia que permite medir ángulos
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y definir la dirección de las fuerzas. El propósito más general de esta experiencia es
verificar que las fuerzas deben ser tratadas como vectores.
TRABAJO ANALÍTICO:
En las dos situaciones que se plantean a continuación, calcule la fuerza equilibrante F3
usando:
1. Métodos Geométricos.
2. Método de las componentes rectangulares.
a) F1= 50gf
F2= 55gf y forman entre sí un ángulo de 90°.
b) F1= 50gf
F2= 55gf y forman entre sí un ángulo de 120°.
No olvide que para especificar F3 es necesario determinar su magnitud y su dirección.
Defina claramente sus ejes.
TRABAJO PRÁCTICO:
Verifique experimentalmente los resultados obtenidos. Mida la fuerza equilibrante en
cada caso. Haga un tratamiento razonado de los errores cometidos y trate de
cuantificarlos.
Segunda parte
Aceleraciones en un arreglo de poleas
OBJETIVOS:
§ Aplicar la segunda ley de Newton.
§ Encontrar las relaciones entre las posiciones, las velocidades y las aceleraciones de
dos cuerpos suspendidos en un arreglo de poleas.
§ Obtener una medida aproximada de la aceleración de la gravedad.
TRABAJO ANALÍTICO:
Ø Suponiendo poleas ideales (de masa nula y sin fricción en el eje), realice un
diagrama de fuerzas de cada masa.
Ø Elija los ejes apropiados.
Ø Plantee la ecuación de movimiento para cada masa.
Ø Suponiendo que las poleas son ideales, halle la aceleración de cada cuerpo en
términos de sus pesos.
Ø Encuentre analíticamente la relación entre las posiciones, los desplazamientos, las
velocidades y las aceleraciones de los dos cuerpos.
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TRABAJO PRÁCTICO:
1. Mida cada una de las masas y calcule su aceleración.
2. Suelte el sistema desde el reposo.
3. Mida la altura de caída de M1, el tiempo que demora en caer y con base en ello
determine la aceleración lineal de cada masa. Compárela con el valor obtenido
analíticamente.
4. Encuentre el valor de la aceleración de la gravedad utilizando solamente las
mediciones realizadas. Calcule la incertidumbre de este valor de g.
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