UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANALABORATORIO DE FSICA N2DISTRIBUCIN DE FUERZAS EN UNA VIGA

1. OBJETIVO:

1. Obtener las reacciones en los apoyos de una viga sin carga, colgada simtrica y asimtricamente.2. Estudiar los efectos de una carga sobre las reacciones en los apoyos, en funcin de la posicin de la carga sobre la viga

2. MONTAJE:

1. Prepare dos trozos de sedal con lazos (aprox.10 cm) y pselos por los extremos de la viga, (ver Fig. 1)2. Montar el dispositivo como se muestra en la Fig. 1.3. Desplace las dos mitades del pie esttico de forma que los dos lazos con los dinammetros queden verticales en la marca 10 a la derecha e izquierda de la viga.4. Ajustar la altura de los dinammetros para que la viga quede horizontal

Fig.1 Esquema del montaje para el anlisis de una viga apoyada en sus extremos3. EQUIPO DE LABORATORIO:

1. Pie esttico2. Varilla soporte, 600mm3. Varilla soporte con orificio, 100mm4. Nuez doble5. Palanca6. Dinammetro 1N y 2N7. Porta masas8. Masas de ranura9. Soporte para dinammetros10. Sedal

4. TEORA

FUERZAUna fuerza F es una magnitud que nos indica la capacidad que tiene un cuerpo de cambiarSu estado de equilibrio (reposo o velocidad constante), que est definido como: (1)Momento de una fuerzaEl momento de una fuerza es una magnitud que nos indica la capacidad que tiene un cuerpoa girar sobre un eje por accin de una fuerza est definido como: (2)Donde R es la distancia que existe desde el eje hasta la fuerza. En magnitud el momento es: (3)

Si R es perpendicular a la fuerza entonces tenemos: (4)

Principio de EquilibrioCuando un cuerpo se encuentra en equilibrio se consideran dos principios bsicos queSurgen de las leyes de Newton, estos son:a. La fuerza neta en el sistema es cero.

(5)

b. El Momento neto del sistema es cero. (6)Anlisis de la dinmica de una viga apoyada sobre dos soportes.La viga sujeta a los dos dinammetros en el experimento, representa el mismo problema dey una viga apoyada sobre dos soportes como se muestra en la figura 2.

El sistema mostrado en la figura 2 se encuentra en equilibrio, as, la sumatoria de los momentos es igual a cero, tomando como eje el apoyo 1 entonces se tiene que el momento neto es: (7)R1 y R2 son las reacciones de los apoyos, observe que en la prctica vienen a ser las fuerzasQue soportan la viga y que se puede ver en los dinammetros. De la ecuacin 7, podemosEncontrar R2: (8)Para hallar R1 se analizara los momentos tomando como eje el apoyo 2, entonces (9)Despejando R1: (10)Para observar la relacin que existe entre las reacciones de los dos apoyos, miremos la razn de R1/R2:

De esta relacin se puede observar que R1 y R2 son iguales cuando, a = b y x = y.

5. PROCEDIMIENTO Y TABLA DE DATOS:

1. Monte el experimento como se muestra en la Fig. 1.2. Mida el peso de la viga FBFB = 0,4 [N]

3. Verifique que la viga se encuentre en posicin horizontal4. Introduzca la viga por los lazos, hasta que queden junto a las espigas que se vaya a utilizar. Verifique que los lazos y los dinammetros queden verticales.5. Lea los dos dinammetros y anote estos valores en la Tabla 1.6. Repita el procedimiento colocando los lazos en las marcas 6 y 3 sucesivamente, lea los dinammetros y anote estos valores en la Tabla 1.7. Coloque la viga nuevamente en posicin inicial (marca 10), y coloque sucesivamente el dinammetro de la derecha sobre las marcas 8, 6, 4, 2 y 0. Lea los dinammetros en cada una de las posiciones, y anote los valores en la Tabla 2.Tabla 1Marca izMarca derF1 [N]F2 [N]

10100,20,2

660,20,2

330,20,2

Tabla 2Marca izMarca derF1 [N]F2 [N]

1080,20.3

1060,20.3

1040,20.3

1020,150.25

1000.50.4

8. En la Tabla 3 anote los valores F1 y F2 medidos con la viga sin masa extra y con los lazos en la marca 10. Mida el peso de la masa Fm que se va a colocar en la viga y anote este valor.Fm= 0,2 [N]

9. Coloque el platillo para masas con 20 g en la marca 9, a la derecha. Lea F1 y F2 y anote los valores en la Tabla 3.10. Repita el procedimiento colocando la masa en las marcas 9, 7, 5, 3, y 1, y otra vez hacia la izquierda, a las marcas 1, 3, 5, 7 y 9. Anote los valores F1 y F2 en la tabla 3.

Tabla 3MarcaF1 [N]F2 [N]

sin carga

0,20,2

Derecha

90.230.42

70,220.39

50.270.38

30.290.35

10.30.33

Izquierda

10.30.31

30.310.24

50.350.24

70.390.25

90.40.25

6. TRABAJOS

1. Con los datos de la Tabla 1 encuentre la Ftot adems calcule los cocientes F1/F2. Anote los resultados en la tabla 4. Tabla 4Marca izMarca derF tot [N]F1/F2

10100.41

660.41

330.41

2. Con los datos de la Tabla 2 encuentre la Ftot adems calcule los cocientes F1/F2. Anote los resultados en la tabla 5. Tabla 5Marca izMarca derF tot [N]F1/F2

1080,50,67

1060,50,67

1040,50,67

1020,450,5

1000,40

3. Con los datos de la Tabla 3 calcule Ftot y anote los datos en la tabla 6.Tabla 6Marca derF tot [N]Marca izF tot [N]

90,6590,61

70,6170,6

50,6550,64

30,7330,64

10,6310,65

4. Con los datos de la Tabla 3 realice una grfica de marca vs F1 y marca vs F2 en un solo diagrama de manera que las grficas se sobrepongan, use una hoja de papel milimetrado. (ver anexo)

7. PREGUNTAS:

1. Qu representa el centro de la viga? Responda desde el punto de vista fsico

Es el centro de gravedad de la viga, elcentro de gravedades el punto de aplicacin de laresultantede todas lasfuerzasdegravedadque actan sobre las distintas porciones materiales de un cuerpo, de tal forma que el momento respecto a cualquier punto de esta resultante aplicada en el centro de gravedad es el mismo que el producido por los pesos de todas las masas materiales que constituyen dicho cuerpo. [1]

2. Dibuje a escala las fuerzas que actan sobre la viga, tomando una unidad apropiada (ej: 1N = 2cm). Realice un diagrama para cada caso.(ver anexo)

3. Compare los cocientes F1/F2 de las Tablas 4 y 5 con las cifras de las marcas de la izquierda y de la derecha. Qu puede concluir de los resultados?

Las fuerzas a una misma distancia con respecto del centro de gravedad ya sea a la derecha o la izquierda de la viga son las mismas. Adems al realizar F1/F2 se puede apreciar la variacin de la fuerza dependiendo de la posicin de cada una de ellas con respecto al centro de gravedad.

4. A partir de los resultados de los trabajos 3 y 4 explique la relacin entre las reacciones en los apoyos obtenidas en el punto de aplicacin de la masa. Qu papel desempea aqu el centro de gravedad de la viga?

El peso aplicado en la viga provoca ms tencin en unos puntos que en otros. El centro de gravedad cumple el papel fundamental de equilibrio del cuerpo.

5. Qu significado tiene el punto de interseccin que se visualiza en el trabajo 4?

Es el punto de equilibrio de la viga adems en este punto las fuerzas son neutras.

8. CONCLUSIONES

Las fuerzas a una misma distancia del centro de gravedad ya sea a la derecha o la izquierda de la viga son las mismas.

El centro de gravedad de un cuerpo es el punto respecto al cual las fuerzas que la gravedad ejerce sobre los diferentes puntos que constituyen el cuerpo producen un momento resultante nulo.

9. RECOMENDACIONES Al realizar las mediciones comprobar que los dinammetros estn en cero (Ajustados correctamente). Los pies estticos deben estar paralelos.

10. BIBLIOGRAFA

[1] Tema: Centros de gravedad; Autor: SN; Pagina:www.buenastareas.com; Link: http://www.buenastareas.com /ensayos/Fuerza-En-Vigas/2577924.html; Fecha: 30/11/2013

INTEGRANTES:

ROMMEL VINTIMILLA AVILAJUAN DIEGO BRAVO

INFORME DE LABORATORIO DE FISICAPRACTICA #2 DISTRIBUCIN DE FUERZAS EN UNA VIGA

FECHA:02/12/2013

INTEGRANTES:

xxx

GUIA DE TRABAJO DE LA UNIDAD #5 FECHA:02/12/2013