Torque o Momento de Fuerza. Informe. Laboratorio Estática. Practica #4. NRC: 28777
Estudiantes: Samuel Orlando Tarazona Gamboa (294910). Andrés Francisco Tarazona Gamboa (268137). Diego Fernando Zarate Castañeda (298206).
Presentado al docente: ALEJANDRO D. MARTINEZ AMARIZ.
Ingeniería Civil. Universidad Pontificia Bolivariana. Seccional Bucaramanga. Piedecuesta. 2016 Índice:
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Titulo. Objetivos. Procedimiento. Análisis de Resultados. Conclusiones y Aprendizaje. Bibliografía.
1. Título: Torque o Momento de Fuerza. 2. Objetivos: - Establecer el concepto de momento de fuerza o torque. - Establecer la dependencia del momento de una fuerza respecto del ángulo que forma el brazo y la fuerza. - Comprender las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido y su relación con el torque. 3. Procedimiento: - Parte 1: Momento de una fuerza, Fuerzas paralelas. a. Igual distancia, igual masa.
a) Realice el montaje de la figura 5. b) Suspenda la regla graduada en el punto O (centro de la regla graduada). c) Mida el valor de la masa correspondiente al porta pesas (5g) junto con una masa m, a una distancia de O registre estos valores como m1 y d1 en la tabla 1. d) Mida el valor de la masa correspondiente al porta pesas (5g) junto con una masa m, registre este valor como m2 en la tabla 1. e) Coloque m2 en una posición para la cual la regla graduada quede en posición horizontal. Mida la distancia de m2 al centro de la regla graduada y regístrela como d2 en la tabla 1. f) Repita el procedimiento cambiando los valores de m1 y m2. m1(Kg) 0.035
F1(N) 0.343
d1(m) 0.14
M1 = F1d1 (Nm) 0.048
4. Análisis de resultados:
m2(kg) 0.0865
F2(N) 0.8477
d2(m) 0.055
M2 = F2d2 (Nm) 0.046
-
¿Qué signo tendrá el torque producido por F1 y F2 respecto a un eje perpendicular que pasa por el punto O de la regla graduada? Si Retiramos del sistema la masa 2 = 0.0865 kg, el momento producido seria tomado sentido anti horario.
M 1=m1. d 1 ⊥=¿ ( 0.343 N ) ( 0.14 m )=¿ M 1=0.048 Nm . Si Retiramos del sistema la masa 1 = 0.035 kg, el momento producido seria tomado sentido horario.
M 2=m2. d 2⊥=¿ ( 0.8477 N )( 0.055 m )=¿ M 2=−0.046 Nm . -
¿Por qué el peso de la regla graduada no produce torque respecto al punto O? La regla graduada es posicionada en su centro de gravedad en el dispositivo que permite la rotación, ya que todo el peso se encuentra en la misma línea de acción de punto O, el momento es despreciado por no haber distancia al punto O.
segun : M O =( 0.98 N )( 0 m )=0 Momento o torque . -
¿Qué puede concluir acerca de los valores de M2 y M1 en cada caso? Las masas: (M1+M2), determinan en cada caso el sentido horario o anti horario, si se retira alguna de las dos masas. Encontrándose el sistema en equilibrio
∑ M O=0 , condición presentada
por la ubicación a una distancia respectiva de cada masa, dejando horizontalmente la regla. -
b. Diferente distancia, diferente masa. La varilla posicionada en un pivote diferente al centro, al adicionarse una masa, se busca el equilibrio entre el centro de masa de la varilla y la masa agregada en una respectiva distancia para dar la condición estática. Ejemplo: Posicionamos a 0.2m a la derecha del centro de la varilla el pivote que permite la rotación; y a la derecha del pivote ubicamos la masa m2=0.0865kg a una distancia d.
cumpliendo ∑ M O =0=¿ ( 0.98 N )( 0.2 m )−( 0.8477 N ) ( d ) . d=
( 0.98 N ) ( 0.2m ) =¿ 0.2312 m ( 0.8477 N )
-
Parte 2: Momento de una fuerza; Fuerzas nos paralelas.
a) Realice el montaje de la figura 6. b) Mida y registre los valores de d1 y d2.
d 1=0.095 m ; d 2=0.135 m
c) Mida el valor de m2 (incluya la masa del porta pesas y del disco plástico).
m =¿ 0.2597 N . s2
( )
F2 =m2 g ;=¿ ( 0.0265 kg ) 9.8
d) Halle la magnitud del momento producido por
F2 , respecto al
punto O.
m2=0.0265 kg ; F 2=0.2597 N ; M 2 =0.0246 Nm . sentido anti horario .
e) Al mover la polea, se puede ajustar el ángulo de la fuerza F1. Ajuste el ángulo de F1 para cada uno de los valores que se muestran en la tabla 2. En cada ajuste, mueva la polea hacia arriba o hacia abajo, según se necesario para que la magnitud de F1 sea suficiente para equilibrar la viga, a continuación, registrar la lectura en la escala de newton del dinamómetro. f) Registre los valores de F1 para los diferentes ángulos en la tabla 2 y calcule los valores de M1. M1(F1.d1.sin Angulo 58° 63°
58 ° sin ¿ ¿ M 1=( 0.6 N )(0.095 m)¿
F1(N) 0.6 1.2
θ )(Nm) 0.04833 Nm . 0.1015 Nm
63 ° sin ¿ ¿ M 1=(1.2 N )(0.095 m)¿ Análisis e interpretación de dos parte 2. -
¿Cómo podríamos calcular la distancia perpendicular del punto O a la línea de acción de F1 en cada caso? ¿Que concluye? Según por el teorema de VARIG non la distancia perpendicular de la línea de acción al punto O.
58° sin ¿=0.08056 m . ¿ θ ;=¿ d1 ⊥ =(0.095 m)¿ d 1 ⊥=d . sin ¿ 63 ° sin ¿=0.08464 m . ¿ θ ;=¿ d1 ⊥ =(0.095 m)¿ d 1 ⊥=d . sin ¿
-
Compare los valores de M1 y M2 en cada caso. ¿Qué concluye? Caso 1
θ=58 °
∑ M O=0=¿ M 2−M 1=0. ∑ M O=0.0293 Nm−0.04833 Nm=0 ;=¿−0.01903 Nm . %Error=( 0.01903 Nm ) ( 100 )=1.903 . Caso 2
θ=63°
∑ M O=0=¿ M 2−M 1=0. ∑ M O=0.0293 Nm−0.1015 Nm=0 ;=¿−0.0722 Nm . %Error=( 0.0722 Nm ) (100 )=7.22 . -
Parte 3: Momento de fuerzas; Fuerzas no Paralelas.
a) Realice el montaje de la figura 7. b) Use una regla graduada para medir la distancia perpendicular desde el punto O a la línea de acción de cada una de las fuerzas. Registre los datos en la tabla 3. c) Calcule el momento Producido por cada una de las fuerzas utilizando la expresión
M =F d ⊥ .
d) Repita el procedimiento para una posición diferente.
d1⊥
F1
0.245N 0.031m
M1
d2 ⊥
F2
0.007595 Nm0.5782 N
0.027m
M2
F3
d3 ⊥
0.0156 Nm
1.029N 0.009m
M3 0.009261 Nm
M 1=F1 d 1 ⊥=¿ M 1 =( 0.245 N )( 0,031 m )=0.007595 Nm . sentido anti horario . M 2=F2 d 2 ⊥=¿ M 2=( 0.5782 N )( 0.027 m )=0.0156 Nm . sentido horario . M 3=F3 d 3 ⊥=¿ M 3=( 1.029 N )( 0.009m )=0.009261 Nm . sentido horario . Análisis e interpretación de datos: parte 3. -
M total
¿Qué puede concluir acerca del equilibrio del disco?
∑ M O=0=¿ M 1−M 3−M 2=0.
∑ M O=0=¿( 0.007595 Nm)−(0.009261 Nm)−(0.0156 Nm)=−0.0172 Nm . %Error=(−0.0172 Nm . ) ( 100 ) =1.7266 . 5. Observaciones y conclusiones: - Se define como un cuerpo en equilibrio, cuyas partículas que lo conforman tienen posiciones relativas fijas entre si cuando se somete a fuerzas externas, evitando cualquier movimiento de traslación y rotación.
0.0172Nm
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Cuando se aplica una fuerza en un algún punto de un cuerpo rígido tiende a girar en torno a algún eje, esta magnitud es una propiedad física llamada torque o momento. El movimiento de una fuerza respecto a un punto o un eje proporciona una medida de la tendencia de la fuerza u ocasionar que un cuerpo gire alrededor de un punto. El momento de una fuerza F respecto del origen es
−F·y·cosθ ; para
condiciones de equilibrio el momento total deberá ser nulo.
−F·y·cosθ+ P·x=0,
es la dependencia del momento de una fuerza con
su ángulo formado por el brazo y la fuerza según el teorema de VARIG non. 6. Bibliografía: - http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/solido/din_rotacion/palanca/palanca.ht m. http://docencia.udea.edu.co/cen/vectorfisico/html/cap7/cap7_3.html. - “Datos tomados en laboratorio”.
