GUIA DE PRACTICA DE LABORATORIO DE FSICA N06 MOMENTO DE UNA FUERZA EN UN SISTEMA DINMICO

Nombres y Apellidos: Gabriela Sthefany Pozo Borns CUARTO Ao. Seccin:G. Fecha: 03/06/2015.

COMPONENTE DEL REA: ARGUMENTACIN CRTICA SOBRE LA CIENCIA Y SUS ALCANCES.

CAPACIDAD: EVALUACIN Y REFLEXION

CRITERIO DE EVALUACIN:-Construir un informe de laboratorio referido a la aplicacin de los sistemas mecnicos rotacionales, con el apoyo de un simulador.

1) Capacidad Especifica del rea: Aplicar los criterios de equilibrio rotacional de un sistema mecnico asistido por un simulador virtual, programado mediante el programa Java. 2) Habilidades Investigativas. Identificar las caractersticas fsicas de los elementos presentes y medibles en el pvot del simulador virtual Malabarismo. Inducir la rotacin de un sistema mecnico mostrado en el nivel INTRO del simulador virtual Malabarismo, al colocar un peso en posiciones distintas sobre un lado del pvot. Inducir las posiciones que se deben ubicar las cargas del nivel INTRO del simulador virtual Malabarismo, al colocar dos o ms peso en distintas posiciones en ambos lados del pvot. Estimar la magnitud de las pesas y las posiciones en la cual se deben ubicar los ladrillos de pesos determinados para lograr el equilibrio rotacional, en los casos planteados en la gua de trabajo en equipo.3) Observacin:

4) Problemtica Cul es la magnitud fsica que explica la rotacin de un sistema mecnico y como se logra el equilibrio al actuar variar de ellas en dicho sistema?5) Hiptesis La magnitud fsica que explica la rotacin de un sistema mecnico es el momento de la fuerza y se logra el equilibrio de esta cuando el cuerpo que presenta esta magnitud se encuentra en equilibrio, puesto que la fuerza resultante que acta sobre l es cero. LAA MAGNITUD ES EL Valor esabsoluto de zmbas no es igual6) Marco Terico

FUERZA Magnitud fsica vectorial bastante utilizada en la esttica y la dinmica que viene a ser el resultado de la interaccin de dos o ms cuerpos. Una fuerza tiende a desplazar a un cuerpo en la direccin de su accin sobre dicho cuerpo La accin de una fuerza sobre un cuerpo puede producir deformaciones sobre l. MOMENTO O TORQUE DE UNA FUERZACuando se aplica una fuerza en algn punto de un cuerpo rgido, el cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotacin en torno a algn eje. La propiedad de la fuerza para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud fsica que llamamos torque o momento de la fuerza.

SEGUNDA CONDICION DE EQUILIBRIOLa segunda condicin de equilibrio, corresponde al equilibrio de rotacin, se enuncia de la siguiente forma: la suma vectorial de todos los torques externos que actan sobre un cuerpo rgido alrededor de cualquier origen es cero. Esto se traduce en las siguientes dos ecuaciones, consideradas como las condiciones de equilibrio de un cuerpo rgido:

TEOREMA DE VARIGNON La sumatoria de los momentos de las fuerzas de un sistema, respecto de un punto, es igual que el momento de la resultante de sistema, respecto del mismo punto. Aplicando el enunciado a la figura queda:R.dr=F1.d1+F2.d2Generalizando para un nmero n de fuerzas:

SISTEMAS MECNICOS ROTACIONALES

7) MATERIALES Simulador Virtual Malabarismo, programacin Java. Calculadora cientfica. Lapicero, gua de trabajo en equipo. 01 PC o Laptop por equipo.

8) PROCEDIMIENTOPara realizar el experimento ejecute los siguientes pasos:1. Instale a sus equipos PC o Laptops el programa Simulador Virtual Malabarismo.2. Use una PC por equipo. 3. Desarrollar la actividad, utilizando la gua entregada por el docente, completando los datos requeridos en cada paso a desarrollar.4. Trabajar de manera ordenada y propuesta por el docente, inicie primero en la ventana INTRO, haciendo clic en todos los elementos de la sub-ventana mostrar, desarrollando las actividades para dicha etapa.5. Contine las actividades de la ventana, haciendo clic en todos los elementos de la sub-ventana mostrar, desarrollando las actividades para dicha etapa.6. La actividad experimental virtual terminar con el desarrollo de los niveles 1, 2, 3 y 4, cada uno de los grupos y presentarn en su informe los niveles de logro de cada equipo en dicho niveles. (Para lo cual despus de terminado los niveles y visualizados los resultados, capturarn y los agregan al informe de laboratorio)

EXPERIENCIA LABORATORIO PARTE I: DESARROLLO DE LA VENTANA INTRO.Despus de instalar el software java Simulador Malabarismo en cada una de la PC o Laptops, ingresar a la ventana INTRO, haciendo clic en las caractersticas de la ventana mostrar: Etiquetas de masa, Reglas, Fuerzas de los Objetos, Nivel. Luego en equipo desarrolle las siguientes actividades:Ubique las pesas (extintor: E, canasto metlico: C), en las posiciones indicadas y desarrolle la siguiente actividad: 1. Ubique un extintor de 5kg en la posicin 1,5m hacia la izquierda del pvot; luego haga clic para retirar los soportes. Responda:

- El sentido de rotacin es ANTIHORARIO.- Si precisamos Magnitud Rotacional (MR), como el producto: MR = (Masa del cuerpo) (aceleracin de la gravedad) (Distancia desde el pvot al cuerpo) = 50N X 1,5m =75Nm

- Cul es el valor de la magnitud rotacional de la experiencia lograda? El valor de la magnitud rotacional ser de 75 N.m

- Completa la tabla N1, si la ubicacin es positiva se ubica a la derecha del pivot, si es negativa se ubica a la izquierda del pivot.TABLA N01: MAGNITUD ROTACIONAL OBJETO(S)UBICACIN (1)UBICACIN (2)MDULO DE MRSENTIDO DE ROTACION

(m)(m)(N.m)

Extintor-2m-(5Kg)(10Kg/ms2)(-2m)=50NmAnti horario

Extintor1,25m-(5Kg)(10Kg/ms2)(1,25)= 62,5NmHorario

Canasto-0,75m-(10Kg)(10Kg/ms2)( 0,75m) = 75NmAnti horario

Canasto1,5m-(10kg)(10Kg/ms2)(1,5m)= 150NmHorario

Extintor 1 y Extintor 2-1,5m1,5m0No hay rotacin esta en equilibrio

Extintor y Canasto2m-1,5mExtintor=(5Kg)(10Kg/ms2)(2m)= 100Nm(H)Canasto=(10Kg)(10Kg/s2)(-1,5m)= 150Nm(AH)MR=(-150Nm)-(100Nm)= -50NmAnti horario

Extintor y Canasto0,5m-1mExtintor=(5Kg)(10Kg/ms2)(0,5m) =25Nm(H) Canasto=(10Kg)(10Kg/ms2)(-1,5m)=-150Nm(AH)MR=-150Nm-25Nm=125NmAnti horario

Canasto y Extintores.-2m1,5m0,5mCanasto=(10Kg)(10Kg/ms2)(2m)=200Nm(AH)Extintores=(5Kg)(10Kg/ms2)(0,5)+(10Kg)(10Kg/ms2)(1,5)= 175Nm(H)Mr=200Nm-175Nm=25NmAnti horario

Canasto y Extintores-1m0,5m0,75mCanasto=(10Kg)(10Kg/ms2)(1m)=100Nm(AH)Extintores=(5Kg)(10Kg/ms2)(0,5m)+(5Kg)(10Kg/ms2)(0,75m)=62,5Nm(H)MR=100Nm-62,5Nm=37,5NmAnti horario

Canasto yExtintores1,5m-0,5m-1,75mCanasto=(10Kg)(10Kg/ms2)(1,5m)=150Nm(H)Extintores=(5Kg)(10Kg/ms2)(0,5m)+(5Kg)(10Kg/ms2)(1,75m)=112,5Nm(AH)MR=112,5Nm-150Nm=37,5NmAnti horario

Canastoy Extintor-0,25m0,5mCanasto=(10Kg)(10Kg/ms2)(0,25m)=25Nm(AH)Extintor=(5Kg)(10Kg/ms2)(0,5m)=25Nm(H)MR=0No hay rotacin esta en equilibrio

EXPERIENCIA LABORATORIO PARTE II: BALANZA DE LABORATORIO.Ingresar a la ventana balanza de laboratorio del software java Simulador Malabarismo en cada una de la PC o Laptops, haciendo clic en las caractersticas de la ventana mostrar: Etiquetas de masa, Reglas, Fuerzas de los Objetos, Nivel. Luego en equipo desarrolle las siguientes actividades:Ubique las pesas (ladrillos, personas 1, personas 2, objetos misteriosos 1 y objetos misterio res 2), en las posiciones indicadas y desarrolle la siguiente actividad:

1. Ubique un ladrillo de 5kg en la posicin 1m hacia la derecha del pvot; luego ubique una masa de 10kg en la posicin 0,5m hacia la izquierda del pvot, haga clic para retirar los soportes. Qu sucede con el balancn, rota o no rota?

El balancn no rota debido a que las fuerzas puestas sobre el balancn se encuentran en equilibrio, esto se debe a que el torque de los ladrillos son equivalentes, demostrndose de esta manera la segunda condicin de equilibrio.

2. Ubique una mujer de 60kg en la posicin 1m hacia la izquierda del pivot; luego ubique una nia de 30kg en la posicin 2m hacia la derecha del pivot, haga clic para retirar los soportes. Qu sucede con el balancn, rota o no rota? El balancn no rota al igual que paso en el anterior ejercicio de los ladrillos.

Disee 5 combinaciones de masas utilizando todas las masas intervinientes en esta balanza de laboratorio.

1 Combinacin de masas

2 Combinacin de masas

3 Combinacin de masas

4 Combinacin de masas

5 Combinacin de masas9) Anlisis de la informacinEn el anlisis de la informacin considere los siguientes cuestionamientos a desarrollar:9.1) La magnitud rotacional es equivalente al torque o momento de una fuerza.IZQUIERDADERECHA

PESO(N) DISTANCIA(m)PESO(N)DISTANCIA(m)

1Combinacin600N0,25KgNm

2CombinacinNKgNKg

3CombinacinNKgNKg

4CombinacinNKgNKg

5CombinacinNKgNKg

v.m=p.d9.2) Qu ngulo forman las fuerzas de las masas con el eje horizontal de la balanza.

En los ejercicios presentados la fuerza F es perpendicular al eje mecnico de la palanca (pvot), se tiene y , por lo que = F.d

90

Observe que cuando la fuerza F es oblicua, el torque es el mismo torque de su componente perpendicular al eje mecnico.9.3) Qu situaciones propuesta por el docente y por los estudiantes implicarn equilibrio rotacional.D1.foprmula caso

10) CONCLUSION11) BIBLIOGRAFIA

Palou.I-Casasola.A. (2005). FISICA. Junio 11,2015, de Ministerio de Cultura, Educ acin, Ciencia y Tecnologa Universidad Tecnolgica Nacional Sitio web: http://recursos.salonesvirtuales.com/wpcontent/uploads/bloques/2012/08/fisica_ingreso.pdf

http://sistemas.fciencias.unam.mx/~fam/cursos/Mecanica/Teorema%20de%20Varignon.pdfhttp://www2.udec.cl/~jinzunza/fisica/cap6.pdfhttp://www.barbanet.3globos.com.ar/EV/pdf/FQ%20UNIDAD%203.pdf

12) Producto finalLos estudiantes realizarn la prctica de experimental en los ambientes del laboratorio de Fsica el da lunes 01 de junio del 2015, en grupos de cinco estudiantes. La entrega del informe de grupo de trabajo, ser el da lunes 08 de junio hasta las 8pm, al correo docente: juan.bardales@colegiomayor.edu.pe.

Chaclacayo, 28 de mayo de 2015.

Prof. Juan Antonio Bardales Mio.

"Ao de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin""Decenio de las Personas con Discapacidad en el Per 2007 - 2016"

www.colegiomayor.edu.pe Carretera Central Km. 24.5 Chaclacayo, Lima 08, Per

MATRIZ DE EVALUACIN DE INFORME DE LABORATORIOCapacidad Especfica del rea: -Construir un informe de laboratorio referido a la aplicacin de los sistemas mecnicos rotacionales, con el apoyo de un simulador.

NCOMPONENTE DE EVALUACIONCRITERIO A EVALUARPuntaje MximoPuntaje LogradoObservaciones

1TRABAJO EN EQUIPOTrabajo en equipo de forma respetuosa, ordenada y limpia, manipulando correctamente los instrumentos y materiales.01

2RESPONSABILIDADEntrega el informe en el plazo determinado por el docente. 02

3ORGANIZACIN El informe muestra una estructura apropiada para su presentacin:1. Caratula con la informacin pertinente. Propsito de la practica experimental y problemtica (1punto)2. Hiptesis (1 punto)3. Variables (1 punto)4. Marco Terico. Mximo 02 paginas. (1 punto)5. Una gua de laboratorio con el registro de los datos brutos al final de informe. (1 punto)6. Anexo. Resultados del Juego Balancn. ( Calificacin adicional como prctica calificada)05

4DESCRIPCIN Describe el proceso experimental de tal manera que otro investigador pueda repetir el experimento. Incluye esbozo del montaje del equipo. (Mximo una pgina) 02

5ANLISIS DE DATOS Analiza la informacin registrada y la utiliza para solucionar la problemtica planteada en la experiencia de laboratorio. Muestra los procesos sin dejar de lado el marco terico y las respectivas unidades. 04

6IDENTIFICA Y FORMULAIdentifica las limitaciones que afectaron la optimizacin de los resultados, adems de las incertidumbres y la propagacin de las incertidumbres de las magnitudes fsicas fundamentales y derivadas. (2 puntos)Formula conclusiones (mximo dos) que validan la hiptesis en funcin del planteamiento del problema y las evidencias o resultados de la experimentacin. (2 puntos)04

7JUZGA E INFIEREInfiere sugerencias (mnimo 02)para abordar situaciones que no se contemplaron en la experiencia y que permitiran iniciar una nueva investigacin02

Chaclacayo, 28 de mayo de 2015.

---------------------------------------------------Prof. Juan Antonio Bardales Mio.