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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUÍMICA E INDUSTRIAS
EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE FORMACIÓN BÁSICA
ACADEMIA DE FÍSICA CICLO ESCOLAR 23/
LABORATORIO: MECÁNICA CLÁSICA.
PRÁCTIVA 6 : “ESTATICA”
GRUPO:1IM12. EQUIPO: 05. SECCIÓN: A.
INTEGRANTES DEL EQUIPO:
● BASILIO RIVERA MARTHA JULIA.
● CABALLERO BLANCAS MITZI CITLALI.
● CAMPOS SALAZAR KARLA IVONNE.
PROFESORES:
● COSMES LÓPEZ LILIANA JANET.
● PIÑA LUNA ANGEL.
● SEMESTRE: ABRIL - JULIO 2023.
FECHA DE ENTREGA: 31 DE MAYO DEL 2023.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
Departamento de Formación Básica, Ciclo Escolar
23/2 ( ABRIL-JULIO 2023)
LABORATORIO DE FÍSICA: Mecánica Clásica &
Electricidad y Magnetismo
FORMATO DE EVALUACIÓN
Grupo: 1IM12 Sección: A Equipo: 5
Martha Julia
Mitzi Citlali
Karla Ivonne
Brasilio Rivera
Caballero Blancas
Campos Salazar
Nombre(s) Apellidos
Práctica No. 6 “ESTATICA”
06
/ 06 / 23.
Día Mes Año
Valor Rubro Retroalimentación del profesor Puntaje
punto
PRESENTACIÓN DE LA PRÁCTICA O BITÁCORA
➢ Engargolado o folder con broche Baco, de
acuerdo a las especificaciones del profesor
➢ Formato de evaluación en cada práctica
➢ Portada con datos completos
➢ Presentación del reporte (limpieza, orden)
➢ Entrega de reporte a tiempo
punto
➢ Índice
➢ Objetivos (general, por competencias y particular)
➢ Diagrama a bloques por cada experimento
➢ Numeración de todas las páginas del reporte.
punto
Estrategia de investigación con referencias
punto
CALCULOS TEORICOS PREVIOS
➢ Fórmula, sustitución, operaciones y resultados
(con unidades en sistema SI.
➢ Porcentaje de error (%E)
Gráficas (se solicitan solo en algunas prácticas)
punto
Tablas completas con valores teóricos,
experimentales y porcentajes de error (%E) *Rango
aceptado: %𝑬 → ±𝟏𝟎%
2 puntos
CÁLCULOS EXPERIMENTALES
➢ Fórmula, sustitución, operaciones y resultados
(con unidades en sistema SI.
➢ Porcentaje de error (%E)
➢ Gráficas (se solicitan solo en algunas prácticas)
1 punto CUESTIONARIO
1 punto
OBSERVACIONES (media cuartilla mínimo)
2 puntos
CONCLUSIONES( mínimo media cuartilla)
OBJETIVOS
I.Objetivo General: El alumno será capaz de identificar, medir y calcular las fuerzas concurrentes
y fuerzas paralelas dentro de un sistema estático y verificar que la sumatoria de fuerzas en estos
sistemas es igual a cero.
Objetivo (Competencia) : Esta competencia pretende desarrollar el pensamiento científico en los
alumnos, a través de la observación, la experimentación, el análisis y la argumentación en
situaciones reales.
II. Objetivos específicos
1. Explorar conocimientos previos e identificar y reconocer el concepto de fuerzas estáticas,
concepto de equilibrio, fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas para promover competencias
de comunicación verbal y escrita.
2. Identificar, reconocer y utilizar las fórmulas que describen el equilibrio estático y las fuerzas
concurrentes y paralelas.
3. Identificar, medir y calcular fuerzas concurrentes y paralelas en un sistema estático, así como
verificar que la sumatoria de las fuerzas en estos sistemas es igual a cero.
4. El alumno medirá las fuerzas y el brazo de la palanca, para determinar experimentalmente el
momento resultante.
5. El alumno comparará los valores calculados con los valores medidos y sacará conclusiones.
Metas de aprendizaje
✓ Estática
✓ Equilibrio
✓ Fuerzas concurrentes y paralelas
✓ Momento de torsión
✓ Brazo de palanca
III. MATERIAL Y EQUIPO
IV. INTRODUCCIÓN TEÓRICA
La industria química requiere para su desarrollo de un amplio conocimiento de las leyes que
rigen el equilibrio estático, ya que muchos de sus procesos se realizan en plantas especialmente
diseñadas para tal fin. En todos ellos, tanto edificios como estructuras, tanques, torres, etc.
Intervienen fuerzas de diversa índole que al interactuar producen fuerzas y momentos
resultantes.
Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio, relacionándose tanto la traslación como la
rotación, se deben satisfacer las siguientes leyes de la Estática.
Primera ley. Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio estático será necesario que todas las
fuerzas que actúan sobre él se contrarresten dando una resultante igual a cero.
Matemáticamente se expresa en la ecuación 6.1.
∑ FEXT = 0 Ec. (6.1)
Significa que la fuerza resultante es igual a cero, ecuación 6.2.
FR = 0 Ec. (6.2)
Si las fuerzas se encuentran en un plano, estas condiciones se reducen a la forma que se
presentan en las ecuaciones 6.3 a 6.5.
∑ Fx = 0 Ec. (6.3)
∑ Fy = 0 Ec. (6.4)
∑ Fz = 0 Ec. (6.5)
Segunda ley. Los momentos o torques producidos por cada una de las fuerzas aplicadas a un
cuerpo se contrarrestan, siendo el toque resultante nulo, esto se puede escribir con las
expresiones 6.6 y 6.7.
∑ τ = 0 Ec. (6.6)
Significa que: τR = 0 Ec. (6.7)
El momento/torque de una fuerza se considera como la cantidad vectorial dada por el producto
vectorial mostrado en la ecuación 6.8.
∑τ = r x F Ec. (6.8)
Donde τ es el momento/torque r es el brazo de palanca F la fuerza aplicada
Para conocer el signo de los momentos o torques se deberá seguir la siguiente convención:
Cuando la fuerza tienda a hacer girar al cuerpo en el sentido de las manecillas del reloj, el
momento será negativo (-τ), cuando el cuerpo tienda a girar en sentido contrario a las manecillas
del reloj el momento será positivo (+τ).
Por otra parte, las unidades correspondientes a la masa fuerza, peso y tensión en el sistema de
V. DESARROLLO EXPERIMENTAL
Experiencia 6.1. Determinación de la magnitud de las fuerzas concurrentes
1. Realice los cálculos previos a la experimentación para un sistema de fuerzas concurrentes en
elequilibrio de la Fig. 6.1; valores dados por el profesor:
θ= ; m= gr.
2. Establezca un diagrama vectorial de las fuerzas que actúan sobre el punto O (punto donde
concurrentodas las fuerzas del sistema), siendo este el origen de nuestro sistema de referencia.
Escriba las ecuaciones para la sumatoria de las fuerzas en el eje x y en el eje y (∑ F x
= 0 y ∑ F y
4. Utilice las ecuaciones 6.3 y 6.4 para calcular las tensiones T 1 y T 2 , registre los resultados en la
Tabla 6.1.
5. Conocidos los valores de masa la pesa (m) y el ángulo θ, se procede a demostrar el equilibrio
defuerzas en un sistema de vectores concurrentes coplanares
6. Coloque los dinamómetros y la masa como se ilustra en la Figura 6.1.
TEÓRICO EXPERIMENTAL % ERROR
m, Kg .
θ T 1,
N T
2,
N T
1,
N T
2,
N T
1
T
2
0.5kg 60º 2.83N 2.83N 3 N 3 N - 6.007 - 6.
Tabla 6.1. Resultados obtenidos de las tensiones de la experiencia 1
Fig. 6.1 Esquema experimental para la determinación de fuerzas
concurrentes
7. Proceda a tomar los valores de las tensiones; lecturas que se indican en los dinamómetros T
1
y
T
2
,anote los valores medidos en la Tabla 6.1.
8. Considere los resultados obtenidos para la elaboración de las conclusiones.
Experiencia 6.2. Sistema de fuerzas paralelas
El equilibrio estático también está presente en un sistema con vectores de fuerzas paralelas no
concurrentes. Para demostrarlo, procedemos como se indica a continuación:
1. Las distancias X
F
y X F
a las que se deben colocar los dinamómetros F 1
y F 2
, así como las
distancias X m
y X m
a las que se deben colocar las pesas m 1
y m 2
serán indicadas por el profesor,
registre los valores en la Tabla 6.2.
Tabla 2. Datos de masa y distancia para cálculos previos de experiencia 2
m 1
, gr m 2
, gr X m
, cm X m
, cm X F
, cm X F
, cm
500g 1000gr 18.2 0.05 0 0.
2. Efectúe los cálculos previos a la experimentación, donde primero tendrá que establecer un
diagrama vectorial de las fuerzas, punto de aplicación, los brazos de palanca y los torques que
están presentes en este sistema.
3. Aplicando las leyes de la estática, proceda a plantear la relación matemática que representa esta
condición de equilibrio.
∑ Fy = 0 donde FR = 0
∑ τ = 0 donde
τ R
4. Utilice las ecuaciones anteriores para calcular teóricamente las fuerzas F
1
y F 2
, y registre los
resultados en la Tabla 6.3.
5. Para la experimentación arme el sistema como se muestra en la Fig. 6.2, de tal manera que el
sistema quede en equilibrio estático, la barra se debe mantener paralela a la horizontal y sin
rozarlos postes del marco metálico, deberá encontrar las posiciones de las pesas que cumplan
con estacondición.
Tabla 6.3. Porcentajes de error de las fuerzas paralelas de la experiencia 2
CALCULOS
VALOR F
1,
N F
2
, N
TEÓRICO
7.36N 7.35N
1.5N 1.5N
EXPERIMENTAL
% E
Porcentaje de error.
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
EC.
𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜−𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑥𝑝𝑒𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙
𝑣𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑡𝑒𝑜𝑟𝑖𝑐𝑜
DIAGRAMA DE BLOQUES
6 .1. DETERMINACION DE LA MAGNITUD DE LAS FUERZAS
CONCURRENTES
ESTRATEGIAS DE INVESTIGACION
Esta importante rama de la Mecánica es el
fundamento de las construcciones que
habitamos, y no solo eso, ya que hay otros
campos en los cuales sus principios se aplican
La primera ley de Newton implica que la
fuerza neta y el par neto (también conocido
como momento de fuerza ) de cada
organismo en el sistema es igual a cero.
El equilibrio puede ser de tres clases:
- Estable: Un péndulo, plomada o
campana. (el centro de gravedad
está por debajo del punto de
suspensión)
- Inestable: Un bastón sobre su punta.
(el centro de gravedad está por
encima del punto de suspensión)
- Indiferente o neutro: Una rueda en
su eje. (el centro de gravedad y
punto de suspensión son
coincidentes)
ESTATICA
La Estática es la rama de la Mecánica que
estudia el equilibrio de los cuerpos. rígidos,
sujetos a la acción de diversas fuerzas.
ESTATICA
Es la rama de la física que analiza los
cuerpos en reposo: fuerza, par /
momento y estudia el equilibrio de
fuerzas en los sistemas físicos en
equilibrio estático.
. La red de fuerzas de igual a cero
se conoce como la primera
condición de equilibrio.
un estado en el que las posiciones
relativas de los subsistemas no
varían con el tiempo.
Un cuerpo está en reposo
cuando su
Y está en equilibrio
velocidad es igual a cero
Cuando la aceleración es
igual a cero.
CUESTIONARIO
1. Los momentos o torques producidos por cada una de las fuerzas aplicadas a un cuerpo
secontrarrestan, siendo el torque resultante nulo. Lo anterior se establece en :
a) 3ª ley de Newton b) Ley de Hook c) 2ª Ley de la
Estática
d) 1ª Ley de la
Estática
2. Tiene la finalidad de analizar las condiciones que debe de reunir un sistema de fuerzas
queactúan sobre un cuerpo para mantenerlo en equilibrio:
a) Cinemática b) Estática c) Dinámica d) Hidrodinámica
3. Instrumento que basa su funcionamiento en la elongación de un resorte; utilizado para
medirfuerzas y pesos:
a) Termómetro b) Balanza c) Dinamómetro d) Calibrador de Vernier
4. Sistema de fuerzas que actúan en un punto en común:
a) Fuerzas
concurrente
s
b) Fuerzas Colineales c)Fuerzas paralelas d) Fuerzas
resultantes
5. Es capaz de deformar un cuerpo y/o modificar su estado de reposo o de movimiento:
a) Torque b) Fuerza c) Tensión d) Calor
6. Se define como la distancia perpendicular desde el eje de rotación a la línea de acción de
lafuerza:
a) Torque b) Fuerza c) Brazo de palanca d) Peso
7. Es la magnitud vectorial obtenida a partir del producto vectorial de la distancia efectiva en
laque se aplica una fuerza, produciéndose un giro:
a) Fuerza b) Fricción c) Tensión d) Torque
8. Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio estático, será necesario que todas las
fuerzasque actúan sobre él se contrarresten dando una resultante igual a cero.
a) 1ª Ley de
la Estática
b) 1ª Ley de la
Termodinámica
c) 3ª Ley de Newton d) 2ª ley de la
Estática
9. Si el cuerpo gira en sentido de las manecillas del reloj, debido a una fuerza “F”, se dice queel
momento o torque producido por dicha fuerza es:
a) Nulo b) Negativo c) Positivo d) Promedio
10. La unidad del momento o torque en el sistema internacional es:
a) Dina b) Newton- m c) Kg-f d) Joule
OBSERVACIONES
Para llevar a cabo esta experimentación se procedió a recrear los sistemas en
casa para que nos sirvieran para identificar y diferenciar las fuerzas concurrentes y
las fuerzas paralelas, para ello nos apoyamos en materiales a nuestro alcance,
por tal motivo algunos pre- Los datos establecidos en la práctica tuvieron que ser
modificados ya que todo se ajustaba a
nuestras posibilidades, pero independientemente de los cambios
que hubo que hacer, conseguimos realizar los dos experimentos con total éxito,
como se puede apreciar en el desarrollo.
CONCLUSION
En esta práctica, saco dos conclusiones muy importantes. El primero es ser
claro y comprender la distinción entre fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas.
Las fuerzas concurrentes son aquellas que se aplican en el mismo punto, mientras
que las fuerzas paralelas tienen la misma dirección o se aplican en la misma
dirección. La segunda es que, para decir que un cuerpo está en
equilibrio estático, la suma de i fuerzas debe ser igual a i. Por otro lado, podemos
decir que los objetivos de la práctica se cumplieron plenamente porque las fórmulas
y ecuaciones que proporcionó fueron de fácil comprensión y permitieron calcular los
resultados necesarios.
