Lab Fisica Polipasto

PRACTICA LABORATORIO Nro 4 MAQUINAS SIMPLES POLEAS TABLA Nro. 1

DATOS

POLEA FIJA

POLEA MOVIL

Mks

POLIPASTO

Mks

Mks

M1

45

0.045

45

0.045

45

0.045

M2

45

0.045

37

0.037

37

0.037

YOM1

16.5

0.0165

24

0.024

14.5

0.0145

YOM2

16.5

0.0165

24

0.024

14.5

0.0145

YFM1

21

0.021

26

0.026

16.5

0.0165

YFM2

11.5

0.0115

16

0.016

6

0.006

D1 = YF1-FOM1

0.0045

0.002

0.002

D2 = YF2-FOM2

-0.005

-0.008

-0.0085

F1 = M1*G

0.441

0.441

0.441

F2 = M2*G

0.441

0.3626

0.3626

W1 = F1*D1

0.0019845

0.000882

0.000882

W2 = F2*D2

-0.002205

-0.0029008

-0.0030821

POLEAS FIJAS •

Cómo se obtuvo la condición de equilibrio

Colocando masas iguales a ambos extremos de la polea fija. •

Cómo son los deplazamientos de las masas m1 y m2. Por qué

Son de igual magnitd pero de sentido contrario. La razón es que la fuerza a la está sometida de la gravedad terrestre provoca el mismo efecto sobre el sistema. En este caso, un sistema en equilibrio de pesos similares respecto al referencial ( superficie de la mesa). •

Cómo son los trabajos de m1 y m2. Por qué

Los trabajos son muy similares en magnitud pro también de sentidos contrariopor las razones expuestas anteriormente. •

Se economiza trabajo.

No existe ningua economía en los trabajos realizados con el sistema de polea fija, pues para levantar la masa se realiza un trabajo similar contra la fuerza de atracción terrestre similar a que se realizaría si se le levanta directamente desde el referncial. •

Qué elementos de la fuerza se modifica al utilizar la polea fija para levantar un cuerpo

La dirección de la fuerza sobre la cuerda, o es vertical (contrario al movimiento de la carga), o con un ángulo respecto al referencial de carga. •

Quedaron

demostrados

en

la

práctica

los

conceptos

teorícos

planteados anteriormente. Quedó evidenciado en los resultados, la similitud de las fuerzas F1 y F2 y los trabajos realizados sobre las masas M1 y M2.

•

Cómo se lograr reducir el roce la polea.

Para minimizar el roce entre centro del disco de la polea y el eje alrededor del cual rota se puede lograr agregando grasa a esta pieza lo cual reduce en gran manera del deslizamiento que de produce.

POLEAS MOVILES •

Cómo se obtuvo la condición de equilibrio

Se obtuvo colocando una masa de 37 grs al otro extremo de la polea móvil, valor que es afectado por la masa de la segunda polea. •

Cómo son los desplazamientos de M1 y M2 Por qué

Los desplazamientos son diferentes y los M1 la cuarta parte de M2. Esto se debe que la cuerda debe recorrer una distancia entre las poleas conectadas para que M2 levante a M1.aproximadamente en una relacion de 1 a 4 para la masa masa M2. O sea, la M2 desplaza 4 veces más que M1. •

Cómo son los trabajos M1 y M2 Por qué.

El trabajo sobre M2 es de tres veces mayor que el realizado sobre M1. Se debe a que M2 se desplaza tres veces más que M1. •

Se economiza trabajo. Por qué

Si se economiza trabajo, pues el sistema realiza un trabajo cerca la mitad que el realizado por una sola polea. •

Elementos de la fuerza se modifica al usar las poleas móviles.

La dirección de la fuerza y su magnitud. La fuerza que ejerce M2 se reduce al aplicar este arreglo de poleas, pues la tensión de la cuerda al atravesar la polea que sostiene a M1 se divide enre dos cuerdas.

•

Quedaron suficiente demostrados los conceptos expuestos sobre el arreglo poleas móviles.

Se debería obtener que F2 = F1/2, lo que no ocurre, por lo que se desprende de los cálculos, sin embargo, se observa que la F1 es menor que F2, lo cual indica que el mecanismo de poleas funciona con el objetivo planeado.. También la distancia recorrida por M2 debería doble a la recorrida por M1, pero en la práctica resultó cuatro veces más, lo que se atribuye al diámetro de las poleas. POLEAS EN POLIPASTOS •

Cóḿo se obtuvo la condición de equilibrio.del polipasto.

Se obtuvo colocando una carga de 37 grs, lo que difiere a 0,441Nw/2 2 = 0,011, lo que se atribuye al peso de las dos poleas colgantes. •

Cómo son los desplazamientos de M1 y M2 Por qué

Los desplazamientos son diferentes y los M1 la cuarta parte de M2. Esto se debe que la cuerda debe recorrer una distancia entre las poleas conectadas para que M2 levante a M1.aproximadamente en una relacion de 1 a 4 para la masa masa M2. O sea, la M2 desplaza 4 veces más que M1. •

Cómo son los trabajos M1 y M2 Por qué.

El trabajo sobre M2 es de tres veces mayor que el realizado sobre M1. Se debe a que M2 se desplaza tres veces más que M1. •

Se economiza trabajo. Por qué

Si se economiza trabajo, pues el sistema realiza un trabajo cerca la mitad que el realizado por una sola polea. La proporción de W1/W2 es de 0,3, lo que indica una eficiencia del 30 por ciento en el trabajo realizado por el arreglo de polipasto. •

Elementos de la fuerza se modifica al usar las poleas móviles.

La dirección de la fuerza y su magnitud. La fuerza que ejerce M2 se reduce al aplicar este arreglo de poleas, pues la tensión de la cuerda al atravesar la polea que sostiene a M1 se divide enre dos cuerdas. •

Quedaron suficiente demostrados los conceptos expuestos sobre el arreglo poleas..

Se debería obtener que F2 = F1/2, lo que no ocurre por lo que se desprende de los cálculos, sin embargo, se observa a esa tendencia. Tambén la distancia recorrida por M2 debería doble a la recorrida por M1, pero en la práctica resultó cuatro veces más, lo que se atribuye al diámetro de las poleas.

PRACTICA LABORATORIO Nro 4 DESPLAZAMIENTO SOBRE UN PLANO CARRITO DINAMICO SOBRE PLANO TABLA Nro 1

PRUEBA

MASA PORTA MASA PESA CARRITO EN COLGANTE EN KG (m1) KG (m2)

T1 en seg

T2 en seg

T3 en seg

T PROMEDIO

ACELERACION FUERZA en m/s2 en Nw

VELOCIDAD en m/s

1

0.518

0.025

1.5

1.96

1.7

1.72

0.45

0.011

0.776

2

0.518

0.03

1.56

1.72

1.72

1.67

0.54

0.016

0.894

3

0.518

0.035

1.53

1.61

1.39

1.51

0.62

0.022

0.937

4

0.518

0.04

1.67

1.47

1.5

1.55

0.70

0.028

1.087

5

0.518

0.045

1.24

1.37

1.43

1.35

0.78

0.035

1.055

•

Calcule la aceleración del sistema para cada una de las pruebas.

Aceleración del sistema es a = m2*g/(m1+m2) Para la prueba 1 a=

0,025kg*9,8m/s2 (0,025 kg + 0,518 kg)

a = 0,45 m/s2 •

Calcule la fuerza aplicada al carro dinámico en las distintas pruebas

Fuerza aplicada F = m2*a para la prueba 1 F = 0,025 kg * 0,45 m/s2 F = 0,011 Nw •

Calcule la velocidad en cada una de las pruebas

Velocidad alcanzada es V = a*t Se toma t el tiempo promedio en las tres medidas de cada masa del carrito dinámico V = 0,45 m/s2 * 1,72 seg V = 0,776 m/seg

Grafica Velocidad vs Tiempo

1.15 1.1

Velocidad

1.05 1 0.95 0.9 0.85 0.8 1.67

1.51

1.55

1.35

Tiempo

Grafica fuerza vs masa

0.04 0.04

Fuerza en Nw

0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 0.03

0.03

0.04 Masa en Kg

0.04

0.05

Grafica Fuerza vs Aceleracion

0.04 0.04

Fuerza en Nw

0.03 0.03 0.02 0.02 0.01 0.01 0 0.45

0.54

0.62

0.7

Aceleracion en m/s2

•

El resultado del experimento verifica que F = m*a. Por qué

Tabla Nro 2 Tiempo

Velocidad

1.72 1.67 1.51 1.55 1.35

0.776 0.894 0.937 1.087 1.055

Masa

Fuerza

0.025 0.030 0.035 0.040 0.045

0.011 0.016 0.022 0.028 0.035

Velocidad / Tiempo 0.4512 0.5353 0.6205 0.7013 0.7815

Tabla Nro 3

Fuerza /Masa 0.4400 0.5333 0.6286 0.7000 0.7778

0.78

Las tablas 2 y 3 muestras las relaciones velocidad/ tiempo y Fuerza/masa lo que genera resultados similares de aceleración por métodos diferentes. En la primera se mide el parámetro tiempo, y el segundo se varía el parámetro masa del porta masa y masa colgante. Como los resultados coinciden se puede decir que el experimento verifica F = m*a. Cuando se calcula la fuerza del carro se usa la masa del porta pesa. Diagramas de cuerpo libre de cada móvil Masa M1 Carro Dinámico N T M1

a T = M1*a

(1)

M1*g Masa M2 Porta peso y Masa colgante T M2

T – M2*g = M2*(-a)

M2*g -a

(2)

Entonces M1*a – M2*g = M2*(-a) a = M2*g M1 + M2

Por esta razón se excluye la masa del carito en la determinación de la aceleración.

PRACTICA LABORATORIO Nro 4 DESPLAZAMIENTO SOBRE UN PLANO INCLINADO CARRITO DINÁMICO EN PLANO INCLINADO Tabla Nro 1 Distancia recorrida = 90 cm

ALTURA DEL RIEL en cm TIEMPO EN SEGUNDOS

7.57

11

12.5

TIEMPO 1

2.12

1.68

1.62

TIEMPO 2

2.04

1.68

1.53

TIEMPO 3

1.92

1.57

1.49

TIEMPO 4

2.1

1.73

1.51

TIEMPO 5

1.87

1.66

1.41

PROMEDIO

2.01

1.664

1.512

Tabla Nro 2

•

ALTURA cm

Aceleracion en (m/s2)

Angulo

A = g*senQ % Diferencia V = a*t (m/s) en (m/s2)

7.57

0.891

0.084

0.824

7.494

1.79

11.00

1.300

0.123

1.198

7.874

2.16

12.50

1.575

0.139

1.361

13.564

2.38

PROMEDIO

1.26

1.13

Calculo de velocidad, Grafica de velocidad vs tiempo y la pendiente

respectiva

Pendiente = (2,16 cm/s – 1,79 cm/s) 1,66s - 2,01s Pendiente = -1,057 cm/s2 •

Si se duplica la masa del carrito se afectará el resultado de la aceleración.

No se afecta el resultado de la aceleración pués sólo depende de la gravedad, pues el plano inclinado es como una caida libre con ángulo, y si la resistencia del plano deslizamiento es nula, cualquier masa adqiere la misma aceleración.

PRACTICA LABORATORIO Nro 3 VELOCIDAD Y ACELERACIÓN INSTANTÁNEA TABLA Nro 1

TRAMO

Tiempo en seg

X en cm 1

2

3

Tiempo promedio

Velocidad en cm/s

AC

20

11.42

11.24

11.06

11.24

1.78

A1C

15

6.13

5.82

5.99

5.98

2.51

A2C

10

3.47

3.63

3.63

3.58

2.80

A3C

5

1.58

1.6

1.45

1.54

3.24

CB

60

9.12

8.95

8.92

9.00

6.67

CB3

30

7.11

6.85

7.1

7.02

4.27

CB2

20

4.96

5.06

4.91

4.98

4.02

CB1

10

2.78

2.79

2.79

2.79

3.59

•

Graficar Vm vs t para los tramos CA y CB en un mismo papel

•

Determinar la velocidad instantánea en el punto C con las gráficas mencionados en t = 0 seg

La velocidad obtenida al proyectar horizontal hacia el eje Y de velocidades da Vi = 3,2 cm/s

ACELERACIÓN INSTANTANEA TABLA Nro 2

TIEMPO en seg TRAMO

X (cm)

1

2

3

Tprom

AA1

10.00

6.10

6.90

8.77

7.26

AA2

20.00

10.89

10.46

10.27

10.54

AA3

30.00

12.81

12.55

14.02

13.13

AA4

40.00

15.01

15.88

15.49

15.46

TABLA Nro 3

Ti en seg

Vi (cm/s)

3.63

0.69

8.90

1.52

11.83

1.93

14.29

2.14

GRAFICA Vi vs Ti

2.5

Velocidad en cm/s

2 1.5 1 0.5 0 Ti en seg

3.63

8.9

11.83

14.29

tiempo en seg

Aceleración por la gráfica (pendiente) Aceleración = (1.52cm/s – 0.69 cm/s) 8.9 s - 3.63 s Aceleración = 0,158 cm/s2

•

Compare el valor de la velocidad instantánea obtenida en el punto C y la calculada con la ecuación VI. Tabla Nro 2

Velocidad Instantánea en (cm/s) TRAMO AC

TRAMO CB

GRAFICA Vm vs Tp

3,24

3,59

3,2

La velocidades obtenidas por el método gráfico y por ecuación Vi generaron resultados parecidos,lo que indica que los datos práticos fueron obtenidos correctamente.

•

Qué importancia tiene que las rectas Vm = F(t) se crucen antes o después del eje de ordenadas cuando se hace t = 0 seg

Si el punto de cruce las rectas queda en la parte negativa del eje del tiempo indicaría que el móvil se mueve en dirección contrario en el tramo seleccionado. Por otro lado, se pude asumir que el móvil se mueve tan baja velocidad que la distancia recorrida en cada tramo requiere tiempos grandes. El método debe relacionar tramos de estudio que permitan obtener rectas con pendientes (velocidades) de signo diferente.