Manual de practicas de estatica y dinamica, Guías, Proyectos, Investigaciones de Estática

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PRÁCTICA CORRESPONDIENTE

AL TEMA

DESCRPCIÓN DE UNIDAD

PÁGINA

Licenciatura

Estática y Dinámica

1. Sumatoria de fuerzas.
   2. Estática de la partícula 2.2 resultantes de fuerzas coplanares 2.3 descomposición de fuerzas en sus componentes rectangulares 2.4 En un plano en el espacio

En esta primera parte de la unidad se aplica el teorema de Pitágoras con sus razones trigonométricas en la descomposición rectangular de los vectores de fuerza como herramienta para la realización de sumatoria de fuerzas ambos ejes (∑Fx ∑Fy).

2. Estática de la partícula.
   2. Estática de la partícula 2.5 Equilibrio de la partícula 2.6 En un plano en el espacio

En esta unidad se aprenden y aplican los conceptos básicos del equilibrio apoyándose en las leyes de Newton con la ecuación F = m*a donde la aceleración es nula (a = 0) para mantener el equilibrio (∑Fx=0; ∑Fy=0).

3. Movimiento rectilíneo uniforme.
   3. Cinemática de la partícula 3.4 Movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado

Se entenderá mejor los conceptos que describen el movimiento en línea recta en términos de velocidad media y velocidad instantánea, así como la interpretación de las gráficas distancia vs tiempo y velocidad vs tiempo.

4. Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado.
   3. Cinemática de la partícula 3.4 Movimiento rectilíneo uniforme y uniformemente acelerado

Se analizará el comportamiento de las características del movimiento rectilíneo uniformemente acelerado, como la velocidad, l a aceleración y la distancia, además de interpretar las gráficas distancia vs tiempo, distancia vs tiempo al cuadrado y velocidad media vs tiempo.

PRÁCTICA CORRESPONDIENTE

AL TEMA

DESCRIPCIÓN DE UNIDAD

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ÍNDICE

PRÁCTICA CORRESPONDIENTE

AL TEMA

DESCRPCIÓN DE UNIDAD

PÁGINA

9. Segunda ley de Newton en un movimiento rectilíneo
   6. Dinámica de la partícula 6.1 Segunda ley de Newton 6.2 Aplicación a movimiento rectilíneo

Se entenderá que la fuerza es la causa del cambio de movimiento y la proporcionalidad entre la fuerza impresa y el cambio de la velocidad de un cuerpo es la esencia de esta segunda ley.

10. Dinámica de la partícula
    6. Dinámica de la partícula 6.1 Segunda ley de Newton 6.3 Aplicación a movimiento curvilíneo

En esta unidad se palpa la segunda ley de newton aplicándola en un movimiento curvilíneo mediante el cálculo de la fuerza centrípeta

𝐹𝐹𝑐𝑐 = 𝑚𝑚𝑎𝑎 (^) 𝑐𝑐 =

El alumno comprobará físicamente la sumatoria de fuerzas coplanarias (en un plano), al observar el vector resultante de tres fuerzas a diferentes ángulos, realizando cálculos descomponiendo los vectores en sus componentes rectangulares “x” y “y” apoyándose en las matemáticas trigonométricas de Pitágoras, y reafirmará esta sumatoria como una herramienta para las aplicaciones de las leyes de Isaac Newton.

OBJETIVO:

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

SUMATORIA DE FUERZAS

NÚMERO DE LA PRÁCTICA NÚMERO DE SESIÓN

NÚMERO DE INTEGRANTES MÁXIMOS POR EQUIPO: ______ 5 _____

Sumatoria de fuerzas (vectores)

En la sumatoria de fuerzas basta con sumar las componentes en “x” de todos los vectores involucrados en esta sumatoria, la cual será el componente en “x” del vector resultante.

Continuando la sumatoria de fuerzas ahora se suman las componentes en “y” de todos los vectores de la sumatoria, la cual será el componente en “y” del vector resultante.

Para encontrar el ángulo de inclinación de este vector resultante basta con resolver tan -1 (^) (componente en “y” /componente en “x”).

LABORATORIO MATERIAL^ EQUIPO^ REACTIVOS^ CANTIDAD^ ESPECIFICACIONES

Ciencias Soporte universal 3

Pinzas de sujeción 3

Juego pesas diferentes medidas

Flexómetro 1

Cuerda delgada de 3 40 - 50 cm Calibre xx Transportador 1

Tabla de madera o acrílico

1 60X50, 50X40 cm

• Asegurar los soportes.
• Manipular con cuidado las pesas.
• Evita jalar con fuerza la cuerda.
• Sujetar bien las pinzas al soporte.

1.-Armado de la práctica. Proceda a armar como se ilustra en la siguiente figura:

MEDIDAS DE SEGURIDAD:

PROCEDIMIENTO PARA EL DESARROLLO DE LA PRÁCTICA:

http://es.onlinemschool.com/math/assistance/vector/calc/

http://fisicaennuestrasvidas.blogspot.mx/2013/04/simuladores-para-suma-de- fuerzas.html

http://gouraudpalm.deviantart.com/art/Sumador-de-Vectores- 90994780

https://phet.colorado.edu/sims/vector-addition/vector-addition_es.html

http://www.educaplus.org/game/cruzar-el-rio

Llenar la siguiente tabla:

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal

SIMULADORES RECOMENDADOS:

EVALUACIÓN/CUESTIONARIO:

Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup izq (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

Peso 1 _______________ Agujero inferior (ángulo)universal Peso 2 _______________ Agujero sup. Izq. (ángulo)__________ Ángulo Nudo___________ Peso 3 _______________ Agujero sup. Der. (ángulo)__________

1. FÍSICA: CONCEPTOS Y APLICACIONES; TIPPENS PAUL E.; SEPTIMA EDICIÓN; MC GRAW

HILL

2. DR. EDMUNDO LAZO; MECÁNICA CLÁSICA

3. FÍSICA PARA CIENCIAS E INGENIERÍA. VOLUMEN 1; SERWAY RAYMOND; JEWETT JR.

JOHN; SÉPTIMA EDICIÓN; CENGAGE LEARNING

4. FÍSICA UNIVERSITARIA. VOLUMEN 1; YOUNG HUGH, FREEDMAN ROGER; DECIMO

SEGUNDA EDICIÓN; ADDISON - WESLEY

5. MECÁNICA VECTORIAL PARA INGENIEROS: ESTATICA; BEER FERDINAND, JOHNSTON E.

RUSSELL, CORNWELL PHILLIP; NOVENA EDICIÓN; MCGRAW HILL

6. FÍSICA GENERAL; PÉREZ MONTIEL HÉCTOR; CUARTA EDICIÓN; GRUPO EDITORIAL

PATRIA

7. FUNDAMENTAL OF PHYSICS; HALLIDAY DAVID, RESNICK ROBERT, WALKER JEARL;

NINTH EDITION; JOHN WILEY & SONS INC.

8. UNIVERSITY PHYSICS WITH MODERN PHYSICS; YOUNG HUGH, FREEDMAN ROGER,

FORD LEWIS; THIRTEENTH EDITION; ADDISON – WESLEY

BIBLIOGRAFÍA:

EQUILIBRIO

Vector: se compone de magnitud, unidad de medida, dirección y sentido. Componentes coplanares de los vectores: cada vector representando una fuerza F en el sistema coplanar está compuesto de dos componentes. Componente en “x” Componente en “y”

La componente en “x” representada en este caso por Fx = senθ La componente en “y” representada en este caso por Fy = cos θ

El equilibrio de la partícula se logra aplicando la ecuación: F = m*a F = fuerza m = masa a = aceleración

Cuando hay equilibrio la aceleración es nula por lo que se considera igual a cero. Por lo tanto La sumatoria de fuerzas en el eje “x” es igual a cero ⇒ ∑Fx = 0 La sumatoria de fuerzas en el eje “y” es igual a cero ⇒ ∑Fy = 0

MARCO TEÓRICO:

Sumatorias de fuerzas:

La sumatoria de fuerzas se realiza en ambos ejes respetando el signo correspondiente de acuerdo al cuadrante en el que se encuentra. Una vez obtenido el componente tanto horizontal como vertical se realiza la suma algébrica de cada eje, obteniendo un vector con sus coordenadas rectangulares. Finalmente, a partir de estas coordenadas se obtiene el vector resultante junto con su ángulo.

LABORATORIO MATERIAL EQUIPO REACTIVOS CANTIDAD ESPECIFICACIONES

Ciencias Soporte universal

Polea pequeña

Pinzas de sujeción

Juego pesas 1

Flexómetro 1

Cuerda de 200cm

1 Calibre delgado

Transportador 1

Regla cuadrada

1 3cmX3cmX50-60cm

Desarrollo de la práctica:

1. Coloque pesas del mismo peso en W1 y W
2. Coloque peso en W2 =W1+W3. Observe y anote en tabla sección “cuestionario” (si no se mantiene el equilibrio, disminuya o aumente el valor de W2 hasta lograrlo)
3. Ahora cambie W2 por W2 = 2W1+2W3. Observe y anote en tabla sección “cuestionario” (si no se mantiene el equilibrio, disminuya o aumente el valor de W2 hasta lograrlo)
4. Reemplace W2 por W2 =^12 𝑊𝑊1 + 12 𝑊𝑊 3 =W1=W3. Observe y anote en tabla sección

“cuestionario” (si no se mantiene el equilibrio, disminuya o aumente el valor de W2 hasta lograrlo)

5. Coloque pesas de diferentes pesos en W1 y W
6. Coloque pesas de diferentes pesos en W2. Observe y anote en tabla sección “cuestionario” (si no se mantiene el equilibrio, disminuya o aumente el valor de W2 hasta lograrlo)
7. En todos los casos busque que el sistema quede en equilibrio. Si no se logra, acerque o aleje las poleas según cada caso. Es posible que en algún caso no se logre el equilibrio, aunque en la mayoría de ellos si es posible.
8. Demuestre todo con los cálculos correspondientes. Los pasos del 1 a 8 requerirán de al menos de 6 hrs. (2 sesiones de 3 hrs)

https://www.geogebra.org/m/TRa7qwhx#chapter/

Complete la siguiente tabla: Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______

SIMULADORES RECOMENDADOS:

EVALUACIÓN/CUESTIONARIO:

Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______ Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______ Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______ Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______ Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Peso 1(masa) ________ F1(peso1 en Nw) ________ Ángulo β ___________ Vector izq Fx______ Fy______ Peso 2(masa) ________ F2(peso2 en Nw) ________ Ángulo fijo(-90°) _____ Vector fijo Fx 0 Nw Fy______ Peso 3(masa) ________ F3(peso3 en Nw) ________ Ángulo α ___________ Vector der Fx______ Fy______ Equilibrio Si ____ No ____ ∑Fx = ______ ∑Fy = ______.

Demostrar que cuando el movimiento de un móvil es en línea recta y recorre

desplazamientos iguales en tiempos iguales, la relación

tiene un valor constante.

La cinemática estudia las diferentes clases de movimiento de los cuerpos sin atender las causas que la producen. Un cuerpo tiene movimiento cuando cambia su posición a medida que transcurre el tiempo. Para poder expresar en forma correcta un movimiento o cambio de posición, debemos referirlo a un marco o sistema de referencia claramente establecido. Existe una diferencia entre la distancia recorrida por un móvil y su desplazamiento; la distancia es una magnitud escalar y el desplazamiento es una magnitud vectorial. La velocidad se define como el desplazamiento realizado por un móvil dividido entre el tiempo que tarda en efectuarlo.

OBJETIVO:

MARCO TEÓRICO:

NOMBRE DE LA PRÁCTICA:

MOVIMIENTO RECTILÍNEO UNIFORME

NÚMERO DE LA PRÁCTICA NÚMERO DE SESIÓN

NÚMERO DE INTEGRANTES MÁXIMOS POR EQUIPO: _________3______________

Suponga que un piloto de autos de arrancones conduce su vehículo por una pista recta (figura 3.1). Para estudiar su movimiento, necesitamos un sistema de coordenadas. Elegimos que el eje x vaya a lo largo de la trayectoria recta del auto, con el origen O en la línea de salida. También elegimos un punto en el auto, digamos su extremo delantero, y representamos todo el vehículo con ese punto y lo tratamos como una partícula. El desplazamiento de la partícula es un vector que apunta de P 1 a P 2. La figura 3.1 muestra que la componente x del desplazamiento es simplemente el cambio en el valor de x que hubo en un lapso de 3.0 s.

La velocidad media del auto durante este intervalo de tiempo es una cantidad vectorial , cuya componente x es el cambio en x dividido entre el intervalo de tiempo.

En el tiempo t 1 el auto está en el punto P 1 , con la coordenada x 1 , y en el tiempo t 2 está en el punto P 2 con la coordenada x 2. El desplazamiento del auto en el intervalo de t 1 a t 2 es el vector de P 1 a P 2. La componente x del desplazamiento, denotada con ∆ x , es el cambio en la coordenada x : ∆𝑥𝑥 = 𝑥𝑥 2 − 𝑥𝑥 1 El símbolo v med- x representa la velocidad media (el subíndice “med” indica que se trata de un valor promedio y el subíndice x indica que esta es la componente x ):

(𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑎𝑎𝑣𝑣 𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑎𝑎, 𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑣𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣𝑚𝑚𝑡𝑡𝑣𝑣 𝑟𝑟𝑣𝑣𝑣𝑣𝑡𝑡𝑣𝑣𝑣𝑣í𝑚𝑚𝑣𝑣𝑣𝑣)

La figura 3.2 es una gráfica de la posición del auto de arrancones en función del tiempo, es decir, una gráfica x - t. La curva de la figura no representa la trayectoria del auto; esta es una línea recta, como se observa en la figura 3.1. Más bien, la gráfica es una forma de representar visualmente como cambia la posición del auto con el tiempo. Los puntos p 1 y p 2 en la gráfica corresponden a los puntos P 1 y P 2 de la trayectoria del auto. La línea p 1 p 2