¡Descarga Relación entre torque, fuerza y radio de giro - Prof. Sandoval Reto y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Física solo en Docsity!
M A N U A L D E P R O C E D I M I E N T O
CARRERA: Ingeniería Mecánica – Electricidad – Electrónica - Mecatrónica – Mecánica Automotriz
PRÁCTICA # 4
EQUIPO:
Barra de palanca, Soporte universal con nuez, Flexómetro Barrilla de sujeción, Porta masas de 10 gramos, Diferentes masas. Responsable /Equipo:
CÁTEDRA O MATERIA
RELACIONADA
REVISIÓN N°: 1
EDICIÓN: 1
LABORATORIO DE ESTATICA
DOCENTE:
Adrián Ñauta
NÚMERO DE ESTUDIANTES POR
EQUIPO O PRÁCTICA:
1.- Xavier Coronel 2.- Steven Dumaguala 3.- Fernando Déleg
4.- Jorge Zea
5.-Domenica Tenesaca Fecha: 11 /07/ -------------------------
- Tema: Sumatoria de fuerzas y torques Objetivo General: ✓ Encontrar el Torque neto que actúa sobre una barra rígida. Objetivos Específicos: ✓ Encontrar la relación que existe entre el torque, la fuerza aplicada y el radio de giro. ✓ Entender y visualizar la condición de equilibrio rotacional. Fig. 1. Equipo armado y listo para la medición de radios de giro.
Sustento teórico TORQUE DE UNA FUERZA La tendencia de una fuerza a hacer girar un objeto alrededor del mismo eje se mide por una cantidad denominada Torque (). La magnitud del Torque debida a la fuerza F está dada por:
𝜏 = 𝑟 × 𝐹 (1)
En esta ecuación, representa el torque y la distancia r es el radio de giro o brazo de palanca de
la fuerza F (Ver Figura 2). La forma escalar de para calcular el Torque es:
Donde es el ángulo entre el radio de giro y la fuerza. Si mide 90º entonces el torque será:
Fig 2. Barra rígida donde se señala el eje de rotación ( O ), radio de giro ( r ), fuerza aplicada ( F ) y punto de aplicación de la Fuerza ( B )
El radio de giro es la distancia perpendicular desde el eje de rotación hasta una línea trazada a
lo largo de la dirección de la fuerza. Note que el valor de depende del eje de rotación.
Recuerde que F=ma por tanto la relación entre el Torque y la masa será:
Se sabe que la aceleración a=αr , si reemplazamos este valor en la ecuación 4 se tendrá la
relación existente entre el Torque y la aceleración angular α:
𝜏 = 𝒎𝜶𝑟^2 (5)
Se debe recordar que el Torque es un vector perpendicular al plano determinado por el radio de giro y la fuerza. Si los giros se realizan en el plano del papel entonces el Torque saldrá y entrará del plano del papel. Se utiliza la tendencia de una fuerza aplicada a girar en sentido de las manecillas del reloj, o contrario a este giro, para determinar si el Torque es negativo o positivo respectivamente. TORQUE Y EQUILIBRIO Para entender el efecto de una fuerza o un grupo de fuerzas sobre un objeto, debemos conocer no sólo la magnitud y dirección de la(s) fuerza(s) si no también su(s) puntos(s) de aplicación. Esto es, se debe considerar el Torque neto que actúa sobre un objeto. Se determina como primera condición de equilibrio al requisito de que ∑ 𝐹 = 0. La segunda condición de equilibrio se expresa de la siguiente manera, “Si un objeto está en equilibrio rotacional, el Torque neto que actúa sobre él alrededor de cualquier eje debe ser cero. Esto es,
O
B
F
r
distribuya las dos masas en el otro brazo de manera que alcance el equilibrio, repita este procedimiento 3 veces y anote los resultados en la tabla 3. Tabla 3 Nº r 1 (m) r 2 (m) r 3 (m) F 1 (kg) F 2 (kg) F 3 (N) 1 - 0.12 - 0.08 0.15 0.05 0.05 0. 2 - 0.125 - 0.085 0.15 0.05 0.05 0. 3 - 0.075 - 0.13 0.15 0.05 0.05 0. Materiales:
- Barra de palanca
- Soporte universal con nuez
- Flexómetro
- Barrilla de sujeción
- Porta masas de 10 gramos.
- Diferentes masas. TRABAJOS
- Dibuje un diagrama de cuerpo libre de cada sistema armado de la tabla 1 del procedimiento de este informe de laboratorio, coloque todos los elementos. ( diagramas)
- Con los datos de la Tabla 1 calcule la fuerza aplicada en cada radio y el torque ejercido por cada fuerza y anótelos en la Tabla 4. Calcule la sumatoria de los torques.
Tabla 5 r 1 =0.05 (m) r 2 =0.05 (m) Nº m 1 (Kg) m 2 (Kg) 1 (Nm) 2 (Nm) ∑I (Nm) 1 0.05 0.10 - 0.0083 - 0.00 8 - 0. 2 0.05 0.15 - 0.008 3 - 0.00 82 - 0. 3 0.05 0.2 - 0.008 3 - 0.008 - 0.
- Dibuje el diagrama de cuerpo libre de cada sistema, utilice la tabla 4 del procedimiento de este informe de laboratorio, coloque todos los elementos. (5 diagramas)
- Con los datos de la Tabla 3 calcule el torque ejercido por estas y por la fuerza medida en el dinamómetro y realice la sumatoria de toques. Anote estos resultados en la Tabla 6.
Tabla 6 Nº 1 (Nm) 2 (Nm) 3 (Nm) ∑i (Nm) 1 0.006 0.004 - 0.0735 0. 2 0.00625 0.00425 - 0.0735 0. 3 0.000375 0.00065 0.0735 0. PREGUNTAS:
- ¿Qué puede concluir del trabajo 2? Justifique su respuesta. El sistema está en equilibrio: La suma de los torques es cero en todas las configuraciones. El torque depende del radio de giro: Mayor radio, mayor torque. Los torques se compensan: Los torques generados por las fuerzas se equilibran entre sí.
- ¿Qué puede concluir del trabajo 4? Justifique su respuesta. El torque aumenta con la masa: Mayor masa, mayor torque. El torque depende del radio de giro: Mayor radio, mayor torque. Relación constante entre torque y masa: El torque dividido por la masa es constante.
- ¿Qué puede concluir del trabajo 6? Justifique su respuesta. El sistema está en equilibrio: La suma de los torques es cero en todas las configuraciones. Los torques se compensan: Los torques de las masas y la fuerza se equilibran entre sí. El equilibrio no depende del eje de rotación: La suma de los torques es cero sin importar el eje elegido.
- Explique porque se usa una llave de ruedas para aflojar las tuercas de un neumático en lugar de una llave de pico si ambas pudieran ajustarse a los lados de las tuercas. Se usa la llave de ruedas porque tiene un brazo de palanca más largo. Un brazo más largo permite aplicar menos fuerza para generar un torque mayor. Esto facilita aflojar las tuercas Material suplementario Colocar las fotos que se tomaron en el momento que realizaron la práctica. Se debe incluir la foto de los integrantes del grupo cuando realizaron la práctica en el laboratorio.
Conclusiones:
El torque es importante para el equilibrio rotacional.
El torque depende de la fuerza, el radio de giro y la distancia entre la fuerza y el eje
de rotación.
La llave de ruedas se usa por su mayor brazo de palanca para aflojar tuercas
con menos esfuerzo.
BIBLIOGRAFIA:
[1] Patricio Núñez, Sonia Guaño, Holger Ortega, Johnny Chimborazo, Sheila Serrano, “Guía para el manejo y procedimiento en el laboratorio de Física” 1º Edición, Editorial ABYA-YALA, Quito- Ecuador, 2013
