GRUPO HEUREMA. EDUCACIÓN SECUNDARIA

ENSEÑANZA DE LA FÍSICA Y LA QUÍMICA

 

FUERZAS PARALELAS. SOLUCIONARIO

 

Primera parte

 

Los momentos de las fuerzas se tomaran respecto del centro de masas de la barra

 

Primera medida

 

Segunda medida

 

Tercera medida

 

Cuarta medida

 

Quinta medida

 

 

Sexta medida

 

 

Séptima medida

           

 

 

Recopile todos los valores medios en la Tabla 1 y haga las operaciones allí indicadas

 

 

 

Tabla 1 

F1/N	d1/cm	F2/N	d2/cm	DP/cm	M1=F1· d1	M2=F2· d2	M1+M2
1,02	-17,5	0,26	17,5	-15,0	-17,9	4,6	-13,3
0,96	-17,5	0,33	17,5	-12,5	-16,8	5,8	-11,0
0,88	-17,5	0,39	17,5	-10,0	-15,4	6,8	-8,6
0,81	-17,5	0,45	17,5	-7,5	-14,2	7,9	-6,3
0,75	-17,5	0,51	17,5	-5,0	-13,1	8,9	-4,2
0,68	-17,5	0,57	17,5	-2,5	-11,9	10,0	-1,9
0,62	-17,5	0,62	17,5	0	-10,9	10,9	0

 

Haciendo uso de la ecuación 

                                      

 

Al representar M₁+ M₂ frente a -D_P se obtiene una línea recta cuya pendiente da el valor de P con su signo. Haga la representación gráfica y determine el valor de P.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

La masa del portapesas con sus pesas se ha determinado con una balanza y es 91,9 g. Determine el error relativo en % cometido, considerando como exacto el valor proporcionado por la balanza.

 

                       Peso del portapesas = (91,9/1000) · 9,8 = 0,90 N           

 

                                  

 

Segunda parte

Considere como conocido el valor de P y tome como punto para  tomar los  momentos el primer agujero de la izquierda, esto es, donde está colocado el dinamómetro F₁.

               Tabla 2      

           

Razone qué representación gráfica debe hacer para calcular el peso de la barra. Haga la representación gráfica y determine el valor de p.

 

Aplicamos la ecuación de los momentos

 

                                   

 

Al representar F₂ · d₂ ( eje Y) frente a –P·D_P ( eje X) se obtiene una línea recta de pendiente 1 y cuya ordenada en el origen da el valor –pdp.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              -p · dp = 7,25                        

 

Teniendo en cuenta que la masa de la barra, medida con una balanza es 43,4 g, si se toma este valor como exacto  determine el error que se ha cometido.

 

                                              

Peso de la barra =

 

 

                                              

 

Notas

Los dinamómetros son aparatos poco precisos por lo que los errores de magnitudes obtenidas a partir de sus valores pueden ser grandes. Aquí se han escogido los mejores valores. Obsérvese que la pendiente tiene un error frente al valor teórico del 7%.

 

Si para la segunda parte del experimento se toma el último agujero de la derecha como lugar para tomar los momentos, los resultados son peores.

 

 

 

 

 

                             

 

 

 

 

 

                                                 -p · dp = -4,98                       

 

Esto supone un error del 35 %. Probablemente este error tan alto se deba a un error sistemático del dinamómetro de la izquierda

Se pueden tomar otros puntos para determinar el valor del peso de la barra, así los alumnos de un grupo pueden tomar distintos puntos y luego se puede hacer una puesta en común con todos ellos.

 

 

En la siguiente gráfica   se ha  representado en el eje Y,   ( F₁ · d₁+F₂ · d₂)   y en  el eje X,   (-P · dp)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ahora la distancia del peso de la barra al punto elegido es –7,5 cm

-p · dp = 3,0 ;            

El error ahora es del  7 %.

 

Si aplicamos la ecuación de la suma de las fuerzas  

F₁+F₂+P+p = 0                    p=-F₁-F₂-P

 

De todos los datos parece deducirse que el dinamómetro 1  arrastra el mayor error.