Índice OBJETIVO GENERAL ................................................................. ............................................................................................................... .............................................. 2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................................ ........................................................................................................ 2 JUSTIFICACIÓN ................................................................ ......................................................................................................................... ......................................................... 2 Metodología empleada .............................................................................................................. .............................................................................................................. 3 INTRODUCCIÓN ............................................................... ........................................................................................................................ ......................................................... 3 Descripción de la Grúas torre ................................................................ ................................................................................................... ................................... 3 MARCO TEÓRICO .............................................................................................. ...................................................................................................................... ........................ 4 Grúa ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... 4 Poleas .................................................................... ........................................................................................................................................ .................................................................... 4 CLASES DE POLEAS................................................................ P OLEAS.............................................................................................................. .............................................. 4 Polea simple fija ................................................................................. .................................................................................................................... ................................... 4 Polea móvil................................................................... ............................................................................................................................ ......................................................... 4 Polea compuesta ................................................................................. .................................................................................................................... ................................... 5 MAQUINAS SIMPLES ............................................................................................... ............................................................................................................ ............. 5 Aplicación de la grúa................................................................................................................. grúa................................................................................................................. 6 FORMULACIÓN DE LEY ............................................................ .......................................................................................................... .............................................. 6 Segunda ley de newton................................................................ .............................................................................................................. .............................................. 6 DESARROLLO ................................................................... ............................................................................................................................ ......................................................... 7 Esquema .................................................................................................................................... .................................................................................................................................... 7 Materiales .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 8 Esquema de los materiales .................................................................................................... 8 Herramientas .................................................................... ........................................................................................................................... ....................................................... 10 Esquema de las herramientas .............................................................................................. 11 11 Medidas ................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 14 CALCULO .................................................................................................................................. .................................................................................................................................. 15 Esquema del ejercicio.................................................................. ejercicio.............................................................................................................. ............................................ 15 Resolución ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... 15 CONCLUSIONES ............................................................... ...................................................................................................................... ....................................................... 19 RECOMENDACIONES ............................................................................................................. 20 BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 21
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Demostración de la segunda ley de newton mediante la construcción de una grúa OBJETIVO GENERAL
Elaborar una una maqueta maqueta que que tiene como objetivo demostrar demostrar la segunda segunda ley de Newton aplicado en las poleas para poder mover mover un cuerpo.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Determinar experimentalmente la relación que existe entre fuerza, masa y aceleración para un cuerpo con movimiento unidireccional bajo la acción de una fuerza neta externa. 2. Desarrollar los conceptos de fuerza, masa y aceleración. 3. Analizar las diferentes graficas que nos ayuden a entender el movimiento 4. Formular las ecuaciones de movimiento para cada sistema 5. Calcular la aceleración del sistema dado 6. Desarrollar un pequeño análisis
con los conocimientos adquiridos en la
maqueta con relación relación a la fuerza y al trabajo realizado realizado para mover mover el objeto 7. Analizar los diferentes sistemas de poleas elaborados.
JUSTIFICACIÓN Luego de los conocimientos adquiridos en la teoría
podemos aplicar todo este
conocimiento en una práctica mediante la representación de una maqueta en la cual podemos observar observar y demostrar la segunda ley de de Newton.
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Los beneficiados beneficiados con este proyecto proyecto serían los estudian porque ahí demostraríamos demostraríamos la capacidad de realizar proyectos
con un mayor razonamiento
el mismo que lo
utilizamos para la resolución del problema el cual influye en nuestra vida cotidiana.
Metodología empleada Se ha pretendido a lo largo del proyecto explicar y justificar todas las decisiones tomadas. Prueba de ello son la utilización de imágenes y tablas junto a ello la resolución del problema planteado. Sin olvidar el carácter práctico que ha de tener el diseño de una grúa, se ha indagado también en muchos aspectos teóricos al constituir este proyecto no tan sólo el diseño de una máquina sino el trabajo que pretender dar al finar del curso.
INTRODUCCIÓN Desde el principio el hombre se ha visto en la necesidad de levantar grandes objetos que solo su fuerza no le permitía mover, como es el caso de piedras, árboles, entre muchas otras; el ingenio del hombre le ha permitido aprender distintos métodos y crear sistemas para realizar estos trabajos de una forma más fácil y rápida, a eso lo llamo maquina simple; sus sistemas al principio eran sencillos, pero con el paso del tiempo se han hecho tan complejos como los que usamos ahora. El desarrollo de una grúa como un proyecto, permite la fácil comprensión de la ciencia en aspectos de la vida cotidiana como la construcción y el desarrollo de nuevas tecnologías, así como la comprensión del funcionamiento de elementos estructurales como la polea. Además de esto en cierto grado comprender que las grúas como todo invento surgieron de una necesidad que llenar, y cumplen una función básica. De esta forma además de simplemente reflejar su funcionamiento se puede ver su contexto histórico como un invento que ha ido evolucionando de una idea a muchos hechos como son la grúa torre. Sin embargo muchas mejoras están por implementarse y muchos inventos están por descubrirse.
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Las grúas torre son las más habituales en la edificación edificación ya que permiten una gran altura altura de trabajo así como una gran capacidad de carga. Otra ventaja importante es el poco espacio que requieren en la base, ya que el contrapeso está situado en la contra flecha y el mástil es fijo.
MARCO TEÓRICO Grúa Es una máquina de elevación de movimiento movimiento discontinuo destinado a elevar y distribuir distribuir cargas en el espacio suspendidas de un gancho. Por regla general son ingenios que cuentan con poleas acanaladas, contrapesos mecanismos simples etc. para crear ventaja mecánica y lograr mover grandes cargas.
Poleas Una polea es una maquina simples, están formadas por una rueda acanalada a través de la cual pasa una cuerda que se desliza por ella. Permiten disminuir el esfuerzo para levantar una carga a cierta altura.
CLASES DE POLEAS. Existen poleas fijas y móviles, estas ya han sido clasificadas de acuerdo a su uso y objetividad.
Polea simple fija Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente. La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Polea móvil
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la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
Polea compuesta
Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles: móviles: destacan los polipastos.
MAQUINAS SIMPLES Una máquina simple es un dispositivo que modifica una fuerza. Su objeto es ejercer una fuerza sobre un cuerpo, que sea distinta a la aplicada sobre la maquina desde el exterior. Esquematizamos una maquina en la cual se supone que se levanta un peso W a una altura h, como aplicando una fuerza F que actúa sobre un recorrido x, con velocidad constante. Del principio de la conservación de la energía tenemos: ; De donde: Fs = trabajo que hace la fuerza F. Wh = trabajo que hace el peso w (trabajo útil) T= Trabajo que se hace dentro de la máquina y contra las fuerzas de rozamiento. La fuerza es una magnitud vectorial que puede modificar modificar el estado de un cuerpo cuerpo de
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Velocidad es la relación que que se establece establece entre el desplazamiento desplazamiento realizado por una partícula y el intervalo de tiempo que se efectuó. Aceleración es una magnitud vectorial que nos indica el cambio de velocidad por unidad de tiempo. Masa es la cantidad de materia que lo forma que forma f orma un cuerpo y lo cual es contante y no presenta variación en ningún otro lugar. Peso es la fuerza de atracción de un cuerpo hacia el centro del planeta. Trabajo es el que realiza una fuerza sobre un cuerpo equivale a la energía la energía necesaria para desplazar para desplazar este cuerpo. Coeficiente de fricción dinámica es la proporcionalidad que relaciona la fuerza fuerza de rozamiento que actúa sobre un bloque que se desliza y la fuerza normal. Tensión de la cuerda. La cuerda es un elemento flexible que sirve para trasmitir la acción de una fuerza fuerza aplicada.
Aplicación de la grúa Que es Es un prototipo de grúa torre que funciona por medio de una manivela, el cual tiene una capacidad de 50 a 500 gramos. Está diseñado para levantar peso entre cortas distanciasen un movimiento giratorio.
FORMULACIÓN DE LEY Segunda ley de newton La Segunda ley de Newton se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. Nos dice la f
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Tanto la fuerza como la aceleración son magnitudes vectoriales, es decir, tienen, además de un valor, una dirección y un sentido. De esta manera, la Segunda ley de Newton debe expresarse como:
F=ma La unidad de fuerza en el Sistema Internacional es el Newton y se representa por N. Un Newton es la fuerza que hay que ejercer sobre un
masa para cuerpo de un ki logr amo de masa
2 que adquiera una aceleración de 1 m/s , o sea,
1 N = 1 Kg · 1 m/s2
DESARROLLO
Esquema
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Materiales
Materiales 4
Listones
3
Poleas
1
base para la grúa Cola plástica
2
pedazos de plancha mdf
1
cubo de madera
1
Cuerda
4
pedazos de ple ibo
1
Cuerpo
2
Torno de madera con manivelas
Esquema de los materiales
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Herramientas
Herramientas Taladro
Lija de madera
Broca
Formón
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Esquema de las herramientas
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Medidas
Medidas
Dimensión
Perno de
½”
Arandela de
½”
Tuerca de
½”
Altura de la grúa
50 cm
Distancia de la cuerda
2.15 m
Distancia del cuerpo a la grúa
0,92 cm
Masa dela caja
154.2 g
Masa del cuerpo
435 g
Peso del objeto
5.78 N
Coeficiente de fricción
0,10
Tención
10 N
Diámetro de las poleas
½”
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CALCULO Esquema del ejercicio
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Datos:
|= 0.92m | h= 50cm ||=0.5cm
X= 92cm
T= 10N M= 0.5892kg × 9.8
⁄= 5,78N
µs= 0.10
Desarrollo:
Gráfico:
Usando Pitágoras
√ 1
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√
N=5,78N─10N×
N=5.78N─2.43N= 3.35N
∑fx= M.a
T cos Ѳ─ =M.a
√ ─ (0.92m)(3.55N)=0.5892kg.a ⁄
10N×
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= ∑Fy=0
5,78N
∑Fx=M.a =M(0)=0
Tcos = Igualando las ecuaciones:
5,78N
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CONCLUSIONES
El proyecto Aula (físico) supone un cambio importante en la forma de emprender la enseñanza y sus conclusiones pueden ser aplicadas en nuestro proyecto, siempre que cumpla cumpla las condiciones establecidas por el docente.
Como conclusión tenemos que el desarrollo del proyecto está dado en base a las leyes de Newton.
Como conclusión obtuvimos que la fuerza de arrastre debe ser mayor a la
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RECOMENDACIONES
Debido a que no tenemos los datos en el esquema es necesario hacer una serie de fórmulas para la resolución del problema. Es conveniente que tengamos en cuenta el tipo de proyecto que vamos a realizar y sus métodos a realizarse. Este tipo de proyecto tiene que tener como finalidad ayudar a la mayor compresión del tema de estudio físico Es necesario elaborar un esquema y una parte escrita para obtener un
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BIBLIOGRAFÍA Física general con experimentos sencillos. Beatriz Alvarenga, Antonio Máximo. Editorial Harla, México. 1979, 1980, 1981 Física Fundamental 1. Michael Valero. Editorial Norma, Colombia. 1996. Villegas Mauricio, Ramírez Ricardo, investiguemos 10, Voluntad, Bogota 1989 ERNST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 1 , Editorial Blume, Barcelona, 1961. ERNST, H. Aparatos de Elevación y Transporte. Tomo 2 Tornos y grúas,