Descomposicion de fuerzas
Al situar pesos en una rampa inclinada o al colgarlos de cables, las fuerzas se descomponen en función de la geometría del sistema.
En estos experimentos se va a comprobar experimentalmente cómo se descomponen esas fuerzas y los valores que adquieren.
Enlace al guión de laboratorio.
Material
Rampa:- Rampa y carrito- Soporte, dos nueces y barra - Polea, portapesas, pesas y cuerda fina
Sistema colgante:- Dos poleas, dos nueces y dos soportes- Tres portapesas y pesas - Escuadra o cartabón y cinta adhesiva |
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Se puede usar como rampa un tablero de madera de metal al que se pueda variar la altura en un extremo con facilidad.
En lugar de los portapesas que cuelgan en vertical se pueden usar vasos de plástico a los que se van añadiendo monedas de diferentes masas. |
Comentarios a la preparación del montaje
Rampa:
Para grandes inclinaciones la rampa tiende a deslizarse horizontalmente. Se evita poniendo un tope sobre la mesa en la parte baja de la rampa.La polea funciona mucho mejor si se sujeta al extremo superior de la rampa que si se une al soporte.
Hay que dejar el extremo alto de la rampa sobresaliendo de la mesa para que el peso vertical pueda colgar sin tocar la mesa. En cualquier caso, es evidente que la longitud de los hilos no afecta al sistema, luego se pueden usar hilos cortos si no hay mucho espacio.
Sistema colgante:
La tendencia inmediata es poner ambas poleas a la misma altura pero no es necesario, pueden estar a cualquier altura siempre y cuando los hilos vayan paralelos a la escuadra o el cartabón y sepamos así los ángulos de los hilos. En lugar de la escuadra se pueden medir los ángulos con un transportador de ángulos, pero esta opción complica las mediciones.Para obtener los ángulos adecuados, no sólo se juega con la altura de las poleas sino también con la separación de los soportes y con la posición del peso central.
Aspectos didácticos
Este trabajo pretende:
- Hacer mediciones de fuerzas utilizando masas colgantes.
- Reproducir experimentalmente dos sistemas de descomposición de fuerzas frecuentes.
- Observar el efecto de los ángulos sobre las fuerzas actuantes en ambos sistemas.
- Comparar los resultados teóricos con los experimentales.
Rampa:
Para medir el ángulo de la rampa hay que refrescar la trigonometría. Es muy práctico utilizar la hipotenusa y el cateto vertical para trabajar con el seno, asociándolo a la fuerza paralela a la rampa.Hay que insistir en representar gráficamente las fuerzas que intervienen en cada pendiente como parte de los cálculos necesarios.
Sistema colgante:
Al trabajar con poleas a diferentes alturas es importante hacer ver cómo los hilos más horizontales se asocian a fuerzas menores en su polea y que, por tanto, hilos más verticales soportan pesos mayores.También es importante contrastar la idea previa frecuente de que una sola polea "multiplica" la fuerza, comprobando que si los hilos están verticales a los lados de una polea, las fuerzas en ambos hilos son iguales. Por tanto, con una sola polea no se puede levantar un peso mayor que el de la persona que tira de la cuerda.
Hay que insistir en representar gráficamente las fuerzas que intervienen en el sistema colgante como parte de los cálculos necesarios.
 Montaje de la rampa |
 Montaje de la rampa |
 Detalle de la polea del extremo |
 Montaje colgado de hilos |
 Montaje colgado de hilos |
