GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

sección: PRÁCTICAS DIGITALES DE FÍSICA
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Equilibrio de Fuerzas

Fundamento

En un sistema de fuerzas como el indicado en la figura y que se encuentra en equilibrio, la ecuación que nos indica tal situación es

                                                             

 Esta ecuación vectorial se puede descomponer en dos ecuaciones al proyectar las fuerzas sobre los ejes coordenados.                                                                                         

SOLUCIÓN

Observación

En alguno de los experimentos es necesario calcular un factor de escala, esto es, una relación entre el tamaño real y el de la fotografía.

Los datos que se exponen, se han obtenido a partir de unas fotografías  cuyo tamaño puede no coincidir con las de la página. En consecuencia, existe una variación en el factor de escala según sea el tamaño de la fotografía. Como es natural, esto no debe afectar ni a la ley ni a la comprobación de la ley, por consiguiente, el utilizar un tamaño u otro de fotografía debe conducir a los mismos resultados finales o a diferencias atribuibles exclusivamente a errores experimentales que se cometan en la toma de medidas.

 

Observe que el ángulo b1 es igual en valor absoluto al b2

 

Para las fuerzas de la izquierda de la figura

                                        

Operando con las ecuaciones se deduce

 

                             (1)

 

Para las fuerzas de la derecha de la figura

 

                                        

 

Operando con las ecuaciones se deduce

           

                   (2)

 

Dividiendo la ecuación (1) por la (2)

 

                                                               

 

Ahora utilizando la ecuación primera 

 

                       

           

                 

 

La última ecuación la escribimos así

 

                                                                (3)

Al aplicar la última ecuación es importante tener en cuenta que los ángulos por encima del eje X son positivos y por debajo son negativos.

En las fotografías se mantienen constantes W y P y se hacen variar los ángulos con el eje de las X.

La ecuación (3) nos dice que al representar  en el eje Y frente a en el eje X se obtiene una recta que pasa por el origen de coordenadas y cuya pendiente es .

Foto 3 para toma de medidas

Fotografías 

En las siguientes fotografías se miden los ángulos, a , b1 , b2 y d, teniendo presente los signos  y se recogen los datos en la tabla 1.

 

Esa tabla se completa con las casillas allí indicadas.

Foto 1 para toma de medidas

Foto 2 para toma de medidas

Foto 4 para toma de medidas

Foto 5 para toma de medidas

Tabla 1

 

Ángulo  a

Ángulo b1

Ángulo b2

Ángulo d

Tag a

Tag b1

Tag b2

Tag d

Tag a + Tag b1

Tag d + Tag b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gráficas

Represente, en el eje Y  frente a  en el eje X. Obligue a que la recta pase por el origen de coordenadas. Determine el valor de la pendiente

 

 

                                                         Pendiente de la recta = M =

           

Con una balanza se han determinado las masas de W =111,4 g y P =67,9 g, por lo que

 

                                                       

 

Tomando el valor M1 como exacto calcule el error relativo (valor absoluto) cometido

 

                                                            Error =

                                                

Foto 6 para toma de medidas

Foto 7 para toma de medidas

Foto 8 para toma de medidas