Prctica 2: Fuerzas y ComponentesUniversidad de los AndesDepartamento de Ingeniera MecnicaMecnica de Slidos Rgidos24 de febrero del 2015

Juan Sebastin Pulido (201316736)Juan Felipe Vargas (201317006)Ciro Gelvez ()Juan Pablo Gonzales ()Objetivos1. Calcular las componentes en los ejes coordenados X Y de una fuerza de tensin que es aplicada cobre un disco.2. Estimar y comprobar experimentalmente el ngulo al que debe ser aplicada una fuerza sobre un disco sometido a tensiones a lo largo de sus ejes coordenados.3. Calcular la constante del resorte del dinammetro que mide la fuerza de tensin que se ejerce sobre el disco de dos maneras: 1) Midiendo directamente la elongacin de este resorte, la fuerza aplicada y a travs de la ley de Hooke encontrar el valor requerido. 2) A travs de las ecuaciones de equilibrio encontrar la magnitud de la fuerza y conociendo la elongacin del resorte se obtiene la constante del mismoIntroduccinEn los procesos de ingeniera constantemente se trata con muchas cantidades que tienen tanto magnitud como direccin, y que pueden ser analizadas como vectores. Algunas de esas cantidades son las fuerzas, que siempre deben ser tenidas en cuenta en los procesos de diseo que conlleva esta profesin. A travs del desarrollo de esta prctica, se busca encontrar experimentalmente las componentes de una fuerza que acta sobre un disco a lo largo de los ejes coordenados XY, y tambin se quiere determinar la constante del resorte del dinammetro que mide la fuerza que est actuando sobre este disco. En este informe, el lector podr encontrar el procedimiento experimental utilizado en la prctica para poder responder los interrogantes propuestos, adems se incluirn todos los resultados obtenidos durante el desarrollo del laboratorio con su respectivo anlisis, y por ltimo se mencionaran las conclusiones de los integrantes del grupo pertinentes a todo este proceso.

Equipos

1. Set de masas y ganchos.2. Dinammetro con resolucin de 0,1 N3. Poleas y cuerdas4. Tablero de esttica.Procedimiento

El montaje del primer procedimiento consiste en un disco y 3 poleas (En este caso las poleas se utilizan para transmitir las tensiones sobre el disco) que estn adheridos al tablero de esttica. Por otro lado, las cuerdas estn amarradas por un extremo al punto central del disco pasndolas alrededor de las poleas, y por el otro extremo se encuentran unos ganchos tambin amarrados para que en ellos sea posible incrustar las masas necesarias para desarrollar este laboratorio. Para lograr los objetivos propuestos inicialmente, se dividi la prctica en dos partes. Para la primera parte, el objetivo es hallar el ngulo de aplicacin de la tensin 3 con el cual el disco puede conseguir un estado de equilibrio. Con motivo de lograr esto, primeramente se estim tericamente el ngulo de aplicacin de esta tensin a travs de la sumatoria de fuerzas alrededor del centro del disco. En la parte experimental, con las mismas masas con las cuales se hizo la estimacin ya mencionada, y teniendo en cuenta que las tensiones 1 y 2 deberan estar correctamente ubicadas en los ejes coordenados Y y X, se vari el ngulo de aplicacin de la tensin tres dentro el rango establecido tericamente.El montaje del segundo procedimiento consiste en un resorte, una polea (adherida al tablero estticamente) y un cuerpo en equilibrio. Todo el sistema est unido mediante cuerdas y estas se distribuyen de tal manera que al final de la polea y del cuerpo en equilibrio se encuentran unos ganchos que son los que se utilizan para incrustar las masas necesarias para desarrollar el laboratorio. Adjunto a este se encuentra un resorte que genera una tensin elstica causada por el, que afecta en el sistema almacenando energa. Lo anterior se puede ilustrar mejor en la imagen 2.0.

Figura 1. Montaje procedimiento 2

Para lograr los objetivos propuestos inicialmente, se dividi la prctica en dos partes. Para la primera parte, el objetivo es hallar el ngulo tericamente de aplicacin entre la polea y el resorte con respecto al sistema en equilibrio, adicionndole una fuerza que genera el resorte. Para sobreponer este objetivo primero se utiliz la sumatoria de fuerzas alrededor del centro del sistema, agregndole la ley de Hooke para que su sumatoria sea cero. Para la segunda parte, se variaron los ngulos con respecto al centro del sistema, incrementndole masas en los ganchos para satisfacer su estado en reposo, el gancho genero una fuerza elstica, y haciendo uso de la ley de Hooke se estim la constante de rigidez k. Presentacin de resultados

Procedimiento 1

Masa 1 (g)Masa 2 (g)Masa 3 (g)Angulo ()Angulo desfase ()

706094392

En el procedimiento 1 se puede observar que no hay unas masas similares o parecidas establecidas experimentalmente entre las poleas, adicionalmente hay dos ngulos ubicados sobre el eje X y como se mencion anteriormente tambin tienen una gran diferencia entre ellos.Procedimiento 2

Masa 1 (g)Masa 2 (g)Fuerza (N)Elongacin (mm)Angulo desfase ()Angulo ()

87606,49342

En el procedimiento 2 se puede observar en la toma de datos que las masas incrustadas en los ganchos tienen gran diferencia entre ellas, al igual sus dos ngulos calculados sobre el eje X tienen un gran desfase entre ellos y con respecto al resorte este gnero una fuerza registrada al igual que una elongacin generada para poder hallar en su sumatoria de fuerzas la constante de rigidez K.Discusin de resultadosA continuacin se presentan los resultados para el procedimiento 1 y 2:Procedimiento 1

Masa 1(gr)Masa 2(gr)Masa 3(gr)nguloFuerza 1(N)Fuerza 2 (N)Fuerza 3(N)

706094390,690,590,92

Tabla 1. Tabla de resultados procedimiento 1Procedimiento 2

Masa en x(gr)Masa en y (gr)Elongacin del resorte(mm)Carga(N)nguloMagnitud Fuerza en x(N)MagnitudFuerza en y(N)

876090,4340,850,59

Tabla 2. Tabla de resultados procedimiento 2Componentes de la fuerza en el procedimiento 1:Fuerza en x:Para hallar la fuerza en el eje de coordenadas propuesto se usa el coseno director:

Fuerza en y:De la misma manera que en el punto anterior:

Fuerza resultante

Elongacin del resorte a 120 gradosFuerza en y a 120 grados = 0,896N

Conclusiones Se pudo demostrar que una fuerza es la suma de sus dos componentes, es decir en el eje x y en el eje y, para lograr esto necesitamos saber el ngulo entre los ejes verticales y el vector fuerza. Podemos decir que nuestros resultados son bastante precisos ya que los valores son muy cercanos a los valores tericos, sin embargo la principal fuente de error en el montaje es que al poner nuestro sistema en equilibrio, asegurramos que los dos centros de los crculos estaban superpuestos. Respecto al resorte, podemos decir que la constante del resorte al ser una cantidad proporcional a la fuerza, con el procedimiento anterior, es decir que la fuerza ser proporcional a la suma de los componentes en x y en yReferencias 1. Bedford, A. & Fowler, W., 2008. Forces. En:Engineering Mechanics: Statics & Dynamics.Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall.2. Hibbeler, R. C., 2007. Forces. En:Engineering Mechanics: Statics. Upper Saddle River, NJ: Pearson : Prentice Hall.3. Departamento de ingeniera Mecnica, 2015. Guia prctica 2: Fuerzas, resolver componentes. Universidad de los Andes