PRÁCTICA No. 5

POLIGONO DE FUERZAS

EQUILIBRIO DE FUERZAS 1

LABORATORIO DE: FUNDAMENTOS DE MECÁNICA. TEMA: CONCEPTOS BASICOS DE ESTÁTICA.

SUBTEMA: DESCRIPCION DE DIVERSOS TIPOS DE FUERZAS Y DE LOS EFECTOS PRODUCIDOS POR ELLAS.

PERSONAL: PROFESORES DE LA ASIGNATURA O PERSONAL DOCENTE CAPACITADO PARA IMPARTIR EL LABORATORIO. LUGAR: LABORATORIO DE MECÁNICA.

Normas de seguridad • Trabajar dentro de la línea de seguridad • No comer alimentos dentro del laboratorio • Manejar con precaución el equipo para evitar accidentes Equipo de seguridad

•Bata de laboratorio

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ACTIVIDAD DEL ALUMNO Previamente a la realización de esta práctica se deberá entregar totalmente resuelto el siguiente cuestionario, aplicando los conceptos teóricos expuestos en clase.

1. ¿Qué busca hallar el método del polígono?

2. ¿Qué características tiene un vector resultante?

3. ¿Qué características tiene un vector equilibrante?

4. ¿Qué diferencia y que semejanza existe entre un vector resultante y un vector equilibrante?

5. De la figura (a) suponga que 10aF N con un ángulo de 45o

15bF N con un

ángulo de 75o

30cF N con un ángulo de 120o

18dF N con un ángulo de

200o

determine de manera grafica la fuerza resultante.

6. De su problema desarrollado, determine de manera analítica su fuerza resultante.

7. Del problema anterior ¿cuánto vale las fuerza equilibrante?

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OBJETIVO:

El alumno:

a) Utilizara el método del polígono de fuerzas para un sistema en equilibrio.

b) A partir del método del polígono de fuerzas, determinara la fuerza resultante de un sistema de fuerzas.

ACTIVIDADES:

1) Determinar la fuerza resultante de un sistema de fuerzas, aplicando fuerzas iguales.

2) Determinar la fuerza resultante de un sistema de fuerzas, aplicando fuerzas diferentes.

SUSTANCIAS:

1 Tablero de pruebas. 1 Pisa papel. 1 Aro de metal. 1 juego de poleas (G). 1 juego de pesas (D, E y F). 1 juego de cordones.

ASPECTOS TEÓRICOS: El método de polígono de fuerzas para la suma vectorial, busca hallar el vector resultante y consiste en dibujar, a escala, y a partir de un punto cualquiera, cada uno de los vectores dados (figura a), de forma que el origen de uno de ellos coincida con el extremo del anterior. El orden en que se van tomando los vectores es arbitrario. La longitud del segmento que une el punto de partida con el extremo del último vector es el modulo, tanto del vector resultante como del equilibrante. El vector resultante tiene por origen el punto de partida y por el extremo el ultimo vector. El vector equilibrante tiene por origen el extremo del último vector, y por extremo, el punto de partida.

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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: ACTIVIDAD I: DETERMINAR LA FUERZA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE

FUERZAS, APLICANDO FUERZAS IGUALES.

1) Se hará un arreglo de pesas y poleas fijándolas con los tornillos al tablero de pruebas (ver figura 1). El sistema no deberá tener rozamiento en sus partes móviles.

2) Se deberán colocar cuatro pesas de la misma magnitud, esto es:

1 2 3 4F F F F

3) Una vez que se ha colocado el sistema procederemos a colocar un papel

milimétrico en el pisa papel, bajo nuestro arreglo de fuerzas.

4) Calcaremos sobre el papel la magnitud de la fuerza y el sentido.

5) Con la información obtenida procederemos a obtener de manera grafica (método del polígono de fuerzas) la fuerza resultante de este sistema.

6) Después a través de sumatoria de fuerzas, se procede a calcular de manera analítica la fuerza resultante de este sistema.

7) Llenando las tablas correspondientes de las tabla de resultados. La hoja y el análisis grafico se anexaran en la práctica.

Y d c b c a b fuerza resultante X a d figura (a) figura (b)

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Figura 1

Para determinar la fuerza resultante de manera analítica se proceden a realizar la sumatoria de fuerzas en “x” y en “y”. Esto es:

1 2 3 4X X X XFx F F F F

1 2 3 4Y Y Y YFy F F F F

La fuerza resultante se obtiene así:

2 2 2

RF Fx Fy

La dirección de la fuerza resultante se obtiene asi:

1 Fytg

Fx

PESAS PAPEL MILIMETRICO ARO METALICO POLEAS

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ACTIVIDAD II: DETERMINAR LA FUERZA RESULTANTE DE UN SISTEMA DE FUERZAS, APLICANDO FUERZAS DIFERENTES.

1) Se hará un arreglo de pesas y poleas fijándolas con los tornillos al tablero de

pruebas (ver figura 1). El sistema no deberá tener rozamiento en sus partes móviles.

2) Se deberán colocar cuatro pesas de diferente magnitud, esto es:

1 2 3 4F F F F

3) Una vez que se ha colocado el sistema procederemos a colocar un papel

milimétrico en el pisa papel, bajo nuestro arreglo de fuerzas.

4) Calcaremos sobre el papel la magnitud de la fuerza y el sentido.

5) Con la información obtenida procederemos a obtener de manera grafica (método del polígono de fuerzas) la fuerza resultante de este sistema.

6) Después a través de sumatoria de fuerzas, se procede a calcular de manera analítica la fuerza resultante de este sistema.

7) Llenando las tablas correspondientes de las tabla de resultados. La hoja y el análisis grafico se anexaran en la práctica.

Para determinar la fuerza resultante de manera analítica se proceden a realizar la sumatoria de fuerzas en “x” y en “y”. Esto es:

1 2 3 4X X X XFx F F F F

1 2 3 4Y Y Y YFy F F F F

La fuerza resultante se obtiene así:

2 2 2

RF Fx Fy

La dirección de la fuerza resultante se obtiene asi:

1 Fytg

Fx

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TABLAS DE LECTURAS:

TABLA 5.1A.

Prueba 1

Fuerzas Magnitud (gr)

Angulo (o)

Fuerza 1

Fuerza 2

Fuerza 3

Fuerza 4

Prueba 2

Fuerzas Magnitud (gr)

Angulo (o)

Fuerza 1

Fuerza 2

Fuerza 3

Fuerza 4

MEMORIA DE CÁLCULOS:

El alumno hará un desarrollo DETALLADO de acuerdo a lo que se pide en la tabla de resultados de forma limpia y ordenada.

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TABLAS DE RESULTADOS:

TABLA 5.1B.

Prueba 1

Fuerza resultante

Fuerzas Magnitud (gr)

Fx Fy

Fuerza 1

Fuerza 2

Fuerza 3

Fuerza 4

Fx Fy

Concepto

Fuerza resultante (método grafico)

Angulo resultante (método grafico)

Fuerza resultante (método analítico)

Angulo resultante (método analítico)

Resultado

Prueba 2

Fuerza resultante

Fuerzas Magnitud (gr)

Fx Fy

Fuerza 1

Fuerza 2

Fuerza 3

Fuerza 4

Fx Fy

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Concepto

Fuerza resultante (método grafico)

Angulo resultante (método grafico)

Fuerza resultante (método analítico)

Angulo resultante (método analítico)

Resultado

CUESTIONARIO No. 5

1) ¿Qué es un sistema isostático?

2) ¿Qué es un sistema hiperestático?

3) ¿Qué es una estructura?

4) ¿Qué es una estructura internamente hiperestática?

5) ¿Qué es una estructura externamente hiperestática?

6) ¿Cómo se da la condición de equilibrio en un sistema de fuerzas?

7) ¿Qué es un momento?

8) ¿Qué tipo de errores se realizaron en la práctica?

9) De acuerdo a los resultados obtenidos. ¿Estaremos hablando de un sistema en equilibrio? Justifique su respuesta.

10) ¿Es posible que se utilice el método del triangulo para problemas del polígono de fuerzas? Justifique su respuesta.

11) Resuelva el problema de la siguiente dirección electrónica: http://www.youtube.com/watch?v=yLqFkVngZ8Q

BIBLIOGRAFÍA: El alumno deberá de incluir toda aquella fuente de información a la que haya recurrido.