Informe experimento fuerzas concurrentes

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MEDICIÓN VECTORIAL DE LA FUERZA NECESARIA PARA EQUILIBRAR UN 
SISTEMA USANDO EL PRINCIPIO DE FUERZAS CONCURRENTES. 
 
 
 
 
 
 
 INTEGRANTES: 
ANGIE LORENA ARANGO AGUIRRE - 201843260 
JOSE LUIS CAICEDO CHACÓN- 201723492 
OVIDIO OROZCO PERAFÁN - 201743661 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DEL VALLE 
EXPERIMENTOS DE FÍSICA I 
DEPARTAMENTO DE FÍSICA 
 
 
 
 
 
 
 FECHA: JULIO 24 DEL 2019 
 
 
Abstract/ Resumen: 
 
La fuerza es la acción de un cuerpo sobre otro debida al contacto físico directo entre 
los cuerpos o debido a una acción a distancia como puede ser el efecto gravitatorio, 
eléctrico o magnético entre cuerpos separados. La fuerza que se ejerce sobre un 
cuerpo tiene sobre él dos efectos: Uno exterior, la tendencia a cambiar su movimiento 
Otro interior, la tendencia a deformarlo. (Si suponemos que no se deforma el cuerpo 
es rígido) Si un sistema de fuerzas (varias fuerzas) aplicado a un cuerpo no da lugar 
a ningún efecto exterior, se dice que está equilibrado y el cuerpo está en equilibrio. Si 
no es así y el sistema no está equilibrado y tiene una resultante, el cuerpo deberá 
experimentar un cambio en su movimiento. 
 
Es común que un cuerpo esté siempre sometido a la acción de dos o más fuerzas. 
Decimos que dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores 
o sus prolongaciones se cortan en un punto. En otro caso estaremos hablando de 
fuerzas no concurrentes o paralelas. 
 
La principal diferencia del estudio de fuerzas concurrentes o no concurrentes, es que 
si se aplican a cuerpos libres las primeras pueden provocar movimientos de traslación 
(el cuerpo se traslada a otro sitio), mientras que las segundas adicionalmente pueden 
producir movimientos de rotación. 
 
 
Procedimiento experimental: 
 
Para el desarrollo de este experimento se empleó el método de fuerzas concurrentes, 
el cual se desarrolla experimentalmente en una mesa de fuerzas con un eje central 
que permite ubicar las cuerdas, las cuales están unidas por un anillo. Cada cuerda 
tendrán un portapesas con sus respectiva masa, posteriormente cada cuerda pasará 
por una polea ubicada en un punto que dependerá del estudio de las fuerzas 
(perpendiculares, no perpendiculares, colineales y anti paralelas). 
 
La fuerza y el ángulo equilibrante (Θe y Fe, determinados como los elementos 
requeridos para que el eje del anillo pase repetidamente por el eje central de la mesa) 
se midieron de manera particular en cada uno de los cuatro casos, pero basados en 
un patrón particular. Este patrón se fundamentó en ubicar los dos portapesas con las 
masas principales (masa A= 150 gr y masa B= 250 gr), separadas a la distancia 
especificada (90° en perpendiculares, 62° en no perpendiculares, 170° en anti 
paralelas y 10° en colineales), seguidamente se tomó una tercera cuerda, realizando 
desplazamientos con esta hasta que el anillo se ubicará en el eje de la mesa, 
obteniendo de esta manera el ángulo equilibrante. 
Finalmente se adiciona un portapesas a una tercera cuerda al que se le agrega peso 
con el objetivo de encontrar el equilibrio del sistema, teniendo como resultado la 
fuerza equilibrante. 
 
Las magnitudes físicas calculadas fueron el ángulo y fuerza resultante ( Θr y Fr), las 
cuales se obtuvieron por medio de la suma de las dos fuerzas (masa A y masa B) 
expresadas como vectores y con el uso de la relación trigonométrica tangente del 
ángulo por sus componentes en los dos ejes coordenados (x,y). 
 
Resultados: 
 
Tabla 1. Fuerzas perpendiculares. 
 
 θe (°) θr (°) Fe (N) Fr (N) Δθ ΔF 
59,00° 59,04° 2,94 2,85 ±6,00 ±0,24 
 
Comparación magnitudes (C): 
|C| Fuerzas: 3,49 
|C| Ángulos: 0,07 
 
Tabla 2. Fuerzas no perpendiculares. 
 θe (°) θr (°) Fe (N) Fr (N) Δθ ΔF 
40,00° 39,54° 3,39 3,40 ±6,50 ±0,25 
 
 Comparación magnitudes (C): 
|C| Fuerzas: 0,29 
|C| Ángulos: 1,16 
 
Tabla 3. Fuerzas aproximadamente paralelas: 
 θe (°) θr (°) Fe (N) Fr (N) Δθ ΔF 
5,00° 6,25° 3,84 3,95 ±5,50 ±0,24 
 
Comparación magnitudes (C): 
|C| Fuerzas: 2,78 
|C| Ángulos: 20 
 
 
 
 
Tabla 4. Fuerzas aproximadamente anti paralelas: 
 θe (°) θr (°) Fe (N) Fr (N) Δθ ΔF 
159,00° 155,72° 0,98 1,03 ±15,00 ±0,17 
 
 Comparación magnitudes (C): 
|C| Fuerzas: 4,85 
|C| Ángulos: 2,11 
 
Análisis 
De acuerdo con los resultados obtenidos, se pueden identificar varias diferencias en 
cada uno de los métodos aplicados, respecto a las direcciones de las fuerzas 
aplicadas, Es decir, en cada caso se obtuvieron resultados diferentes en cuanto a la 
magnitud y dirección de la fuerza resultante. 
 
En cada caso, se encontraron diferentes datos, siendo Fe y θe la fuerza y el ángulo 
hallados para el equilibrio mediante el procedimiento experimental. Mientras que Fr y 
θr son la fuerza y el ángulo teóricos, calculados por procesos numéricos. 
Con la obtención de dichos datos se hace la comparación “C”, para ángulos y fuerzas, 
obteniendo las diferencias de ellas. En algunos casos se encontraron diferencias 
mayores que otras, mostrando que no existe un patrón para establecer estas 
diferencias. 
 
Conclusiones 
 
En un sistema cuando dos o más fuerzas de igual magnitud se encuentran unas en 
sentido opuesto de las otras (anti paralelas), la fuerza resultante será igual a cero, 
logrando así el equilibrio del sistema. 
 
Es correcto decir que se presenta equilibrio en un sistema de fuerzas (con cualquier 
dirección), cuando la suma de ellas es igual a la fuerza resultante obtenida, pero esta 
fuerza debe tener un ángulo, dado que si este no es el correcto el sistema no estará 
equilibrado. 
 
 
 
 
 
 
 
Anexos 
 
Gráfica 1.Fuerzas perpendiculares: 
 
 
 
Gráfica 2.Fuerzas no perpendiculares. 
 
 
 
 
 
Gráfica 3. Fuerzas aproximadamente paralelas: 
 
 
 
 
Gráfica 4. Fuerzas aproximadamente antiparalelas: