UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERÍAS CIVIL Y DEL AMBIENTE

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

FISICA I

DOCENTE

ING. FLORES TAPIA, JOHN ALEXANDER

TEMA

CONDICIONES DE EQUILIBRIO I

ALUMNO

MAMANI AYQUE, JOHN HOWER

AREQUIPA, 09 DE SEPTIEMBRE DEL 2014

FISICA I Condiciones de Equilibrio I

1

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María

OBJETIVOS

Objetivos Generales

- Verificar experimentalmente las fuerzas concurrentes.

- Analizar la primera condición de equilibrio.

Objetivos Específicos

- Reconocer la incertidumbre del dinamómetro y el transportador;

para luego determinar los pesos y ángulos del sistema en

equilibrio.

- Lograr Armar el equipo con los materiales de acuerdo al esquema

mostrado en la guía de práctica.

- Realizar el diagrama de cuerpo libre con los valores

experimentales obtenidos.

- Aplicar la primera condición de equilibrio para calcular los

pesos del sistema.

- Calcular los pesos mediante un método gráfico.

- Comparar y hallar el valor porcentual de los resultados

experimentales con los resultados analíticos y resultados gráficos.

MATERIALES

- Dos soportes universales.

- Una barra de hierro.

- Dos poleas.

- Cuatro dados de sujeción.

- Portamasas de 50gr.

- Cuatro masas de 50gr.

- Un dinamómetro.

- Cuerda.

- Transportador.

- Regla graduada.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1. Explore el dinamómetro y el transportador. Reconozca la

incertidumbre en la medición hecha por cada uno de estos

instrumentos:

Incertidumbre en las medidas del dinamómetro:

𝛿𝐹 = 0.1

Incertidumbre en las medidas del dinamómetro:

𝛿𝜙 = 0.1

2. Arme el equipo como se muestra en el esquema, de tal forma que

se establezca el equilibrio del sistema.

3. Mida la tensión T del dinamómetro y los ángulos 𝛼, 𝛽 𝑦 𝜃. Anote

sus datos en la Tabla 1.

Tabla 1

T(N) Ángulos

Α β θ

2.1 103° 136° 121°

4. Mida con el dinamómetro los pesos 𝑤1 𝑦 𝑤2 de los bloques colgantes.

Estos pesos serán llamados valores experimentales.

𝑤1𝑒𝑥𝑝 = ( 1.5 ± 0.1 ) N

𝑤2𝑒𝑥𝑝 = ( 1.8 ± 0.1 ) N

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ANÁLISIS DE DATOS EXPERIMENTALES

1. Dibuje el diagrama de cuerpo libre del punto que une a las

cuerdas del sistema señalando la ubicación de las fuerzas T,

𝑤1 𝑦 𝑤2. Ubicando también los ángulos 𝛼, 𝛽 𝑦 𝜃 .

2. Con los Valores de la T y de los ángulos 𝛼, 𝛽 𝑦 𝜃 calcule los pesos,

𝑤1 𝑦 𝑤2 aplicando la primera condición de equilibrio. (Los

resultados de 𝑤1 𝑦 𝑤2 serán llamados valores analíticos)

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2.1 = 𝑊1𝑆𝑒𝑛 (46°) + 𝑊2𝑆𝑒𝑛(31°) 2.1 = 𝑊1 (0.72) + 𝑊2(0.52)

2.1 = 86𝑘 (0.72) + 69𝑘(0.52) 2.1 = 61.92𝑘 + 35.88𝑘

𝑘 = 2.1

97.8

𝑘 = 0.021

𝑊1 𝐶𝑜𝑠 (46°) = 𝑊2 𝐶𝑜𝑠(31°) 𝑊1 (0.69) = 𝑊2 (0.86)

𝑊1

𝑊2

= 0.86𝑘

0.69𝑘

𝑾𝟏 𝒂𝒏𝒂 = 𝟏. 𝟒𝟓 N y 𝑾𝟐 𝒂𝒏𝒂 = 𝟏. 𝟖𝟏

N

3. Con los valores de la tensión T y de los ángulos 𝛼, 𝛽 𝑦 𝜃 calcule los

pesos 𝑤1 𝑦 𝑤2 usando un método gráfico, con una escala

apropiada, transportador y regla. (Los resultados de 𝑤1 𝑦 𝑤2 serán

llamados valores gráficos).

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𝑾𝟏𝒈𝒓𝒂𝒇 = 𝟏. 𝟒𝟔 N y 𝑾𝟐 𝒈𝒓𝒂𝒇 = 𝟏. 𝟕𝟗 N

COMPARACIÓN Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS

1. Compare los resultados experimentales con los resultados

analíticos y halle el error porcentual entre ambos.

𝑒(%) = 𝑊1𝑎𝑛𝑎 − 𝑊1𝑒𝑥𝑝

𝑊1𝑒𝑥𝑝𝑥100

𝑒(%) = 1.5 − 1.45

1.5𝑥100

𝑒(%) = 3.33%

𝑒(%) = 𝑊2𝑎𝑛𝑎 − 𝑊2𝑒𝑥𝑝

𝑊2𝑒𝑥𝑝𝑥100

𝑒(%) = 1.81 − 1.8

1.8𝑥100

𝑒(%) = 0.56%

2. Compare los resultados experimentales con los resultados gráficos

y halle el error porcentual entre ambos.

𝑒(%) = 𝑊1𝑔𝑟𝑎𝑓 − 𝑊1𝑒𝑥𝑝

𝑊1𝑒𝑥𝑝𝑥100

𝑒(%) = 1.5 − 1.46

1.5𝑥100

𝑒(%) = 2.67%

𝑒(%) = 𝑊2𝑔𝑟𝑎𝑓 − 𝑊2𝑒𝑥𝑝

𝑊2𝑒𝑥𝑝𝑥100

𝑒(%) = 1.8 − 1.79

1.8𝑥100

𝑒(%) = 0.56%

4. Con los valores de la tensión T y de los ángulos 𝛼, 𝛽 𝑦 𝜃 calcule los

pesos 𝑤1 𝑦 𝑤2 usando un método gráfico, con una escala

apropiada, transportador y regla. (Los resultados de 𝑤1 𝑦 𝑤2 serán

llamados valores gráficos).

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𝑾𝟏𝒈𝒓𝒂𝒇 = 𝟏. 𝟒𝟔 N y 𝑾𝟐 𝒈𝒓𝒂𝒇 = 𝟏. 𝟕𝟗 N

CONCLUSIONES

- Logramos armar un sistema en equilibrio donde

-

CUESTIONARIO FINAL

1. Explique ¿Cuándo la tensión que marca el dinamómetro será

mínima?

Cuando los ángulos 𝛽 𝑦 𝜃 mostrado en el esquema de la guía se

aproximan a 90°. Al momento de descomponer los pesos en sus

componentes verticales, la suma de estos nos da la tensión del

dinamómetro.

2. Si aumentamos la longitud de las cuerdas, ¿Variarían los

resultados obtenidos en el experimento? Justifique.

No, ya que los únicos datos que se necesitan son los ángulos y los pesos,

y si aumentamos la longitud de las cuerdas no varía el peso.

3. Señale la utilidad de esta práctica para su carrera profesional.

Realizar esta práctica nos ayudó a entender mejor, un sistema en

equilibrio; en nuestra carrera empleamos la primera condición de

equilibrio en cálculos estructurales como armaduras de acero, para ello

es muy útil haber entendido esta condición de equilibrio.

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BIBLIOGRAFÍA