Momento De Torque.docx

Resumen

Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje. Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza. Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento. Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. Entonces, considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza es, matemáticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro La práctica que se realizó es del movimiento de torque que consistió en la aplicación de una fuerza en un elemento palanca para reducir el esfuerzo que se realiza cuando se ejerce un trabajo.

Introducción En el presente informe daremos a conocer, como equipo de trabajo, lo aprendido en la última clase de Laboratorio de Física, el cual trata sobre ‘’Momento de Torque’’. Por lo tanto comenzaremos conociendo breves conceptos que resultan ser muy útiles para poder ejercitar nuestro experimento, el cual será explicado más adelante. Para enfocarnos un poco en el tema, decimos que, cuando se gira algo, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque. En esta clase vimos la importancia de algunas máquinas simples, como ser palanca y polea, las cuales fueron de mucha ayuda para ejercer de manera correcta nuestro trabajo. Comprenderemos de manera teórica lo que conlleva el momento de Torque, el cual es una de las propiedades que genera la Fuerza. Nuestro problema esta vez será analizar esa parte de nuestro experimento en el que existe una rotación en torno a un punto, así que estudiaremos tal acción, valiéndonos de máquinas simples de manera que se pueda discutir nuestros resultados. Denotaremos la importancia de la Fuerza, ya que de esta resulta en gran parte nuestro experimento. Así mismo, nos apoyaremos de la denominada condición de equilibrio, para que nuestro trabajo resulte de manera satisfactoria. Todo ello se detallará a continuación para poder validar lo aprendido en el laboratorio.

Objetivos 1. Conocer cada uno de los conceptos básicos del tema, para poder analizar detalladamente antes de la parte práctica, como ser Momento Torque, máquinas simples, etc.

2. Denotar la relación de la Condición de equilibrio con el tema tratado, y verificar su importancia en el mismo.

3. De acuerdo con el experimento, analizar la relación que existe entre el pivote y la distancia en la que se ejerce la fuerza, es decir que ocurre si la cuerda o hilo se coloca cada vez en la parte más baja del torque.

4. Comprender la importancia del Momento de Torque en la vida cotidiana.

Momento de torque El torque puede entenderse como el momento de fuerza o momento dinámico. Se trata de una magnitud vectorial que se obtiene a partir del punto de aplicación de la fuerza. La misma está constituida por el producto vectorial (el vector ortogonal que surge tras una operación binaria entre un par de vectores de un espacio euclídeo de tres dimensiones). En este sentido, el torque hace que se produzca un giro sobre el cuerpo que lo recibe. La magnitud resulta propia de aquellos elementos donde se aplica torsión o flexión, como una viga o el eje de una máquina. El momento de fuerza puede expresarse a través de la unidad newton metro. Cuando se aplica una fuerza en algún punto de un cuerpo rígido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotación en torno a algún eje.

Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud física que llamamos torque o momento de la fuerza. Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto. En el caso específico de una fuerza que produce un giro o una rotación, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este último lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza. Para explicar gráficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se está aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento. Cuando empujas una puerta, ésta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicación respecto a la línea de las bisagras. Entonces, considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicación desde su eje, el momento de una fuerza es, matemáticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza (módulo) por la distancia desde el punto de aplicación de la fuerza hasta el eje de giro. Siempre que se abre una puerta o una válvula, o que se ajuste una tuerca con una llave, se producirá un giro. El torque de la fuerza produce un giro.

El Torque no es lo mismo que la fuerza. Si quieres que un objeto se desplace le aplicas una fuerza, la fuerza tiende a acelerar a los objetos. Si quieres que un cuerpo rígido rote le aplicas un torque. El torque produce rotación. Cuerpo rígido. Se define como un cuerpo ideal cuyas partes (partículas que lo forman) tienen posiciones relativas fijas entre sí cuando se somete a fuerzas externas, es decir que es no deformable. Con esta definición se elimina la posibilidad de que el objeto tenga movimiento de vibración. Este modelo de cuerpo rígido es muy útil en muchas situaciones en las cuales la deformación del objeto es despreciable. El movimiento general de un cuerpo rígido es una combinación de movimiento de traslación y de rotación. Para hacer su descripción es conveniente estudiar en forma separada esos dos movimientos En mecánica newtoniana, se denomina momento de fuerza, torque, torca, o par (o sencillamente momento) [respecto a un punto fijado O] a la magnitud que viene dada por el producto vectorial del vector director (también llamado radio vector) por la fuerza. Si se denomina F a una fuerza, aplicada en un punto O Se define torque de una fuerza F respecto de un punto O como el producto vectorial. El torque es una magnitud vectorial, si θ es el ángulo entre r y F, su valor numérico, por definición del producto vectorial, es: τo = r F sen θ.

Materiales utilizados en el laboratorio

 Flexómetro

 Masas

 Poleas

 Dinamómetro

 Brazo para torque

 Calculadora

Procedimiento

1) Instalamos el Sistema de brazo de torque, en el otro extremo de la mesa la

polea.

2) Sujetamos la polea al dinamómetro.

3) El dinamómetro lo colocamos ensamblado a cada uno de los cuatro agujeros que se encuentran en el brazo de torque iniciando con el segundo agujero.

4) Tomamos la lectura de la fuerza en newton que se ejercía en el dinamómetro en los cuatro agujeros donde se colocó en el brazo de torque esa es nuestra lectura F1

5) Luego modificamos el sistema la polea se sujetó directamente a los agujeros del brazo de torque.

6) El dinamómetro se colocó en el primer agujero para encontrar la fuerza que se ejerce para que se pierda el equilibrio el brazo en una posición vertical esa es nuestra lectura F2.

7) Medimos la distancia que hay entre los agujeros y el inicio del brazo de torque esa es nuestra lectura R1

8) Luego calculamos el ángulo que hay en cada uno de los agujeros en posición vertical del brazo de torque con la formula tan̄1=(Opt) Ady 9) Calculamos a F2 a través del movimiento de equilibrio con la formula F1 x R1 senθ = F2 x R2.

Procesamiento de datos experimentales

En la práctica realizada de momento de torque, luego de seguir detalladamente los pasos del procedimiento se obtuvieron los siguientes resultados:

Tabla #1 Agujero 1 2 3 4

F1 5.8N 5N 5.8N 4.7N

R1 0.29m 0.24m 0.19m 0.14m

F2 4.6N 3.6N 3N 2.7N

R2 Altura más alta entre el pivote y en agujero más alto . 0.3m

θ 23.40° 19.71° 15.83° 11.80°

F2 calculada 2.23N 1.35N 1.00N 0.45N

2) Utilizando la fórmula para momento de torque se calculó a través de equilibrio de momento de torque (∑M = 0; M1= M2) la fuerza F2. Se realizó el cálculo para cada una de las alturas generada por los agujeros. F1 x R1sen θ = F2 x R2

Θ = tan-1 (

0.29𝑚

0.67𝑚

)

Θ = 23.40°

F2x = F2x = F2x = F2x = F2x =

0.24𝑚

Θ = tan-1 (

0.67𝑚

Θ = 19.71°

𝐹1𝑥𝑅1𝑠𝑒𝑛θ 𝑅2 (5.8𝑁)(0.29𝑚)(𝑠𝑒𝑛23.40°) 0.3𝑚 (5𝑁)(0.24𝑚)(𝑠𝑒𝑛19.71°) 0.3𝑚

= 1.35N

(5.8𝑁)(0.19𝑚)(𝑠𝑒𝑛15.83°) 0.3𝑚 (4.7𝑁)(0.14𝑚)(𝑠𝑒𝑛11.80°) 0.3𝑚

= 2.23N

= 1.00N = 0.45N

)

Θ = tan-1 (

0.19𝑚

0.67𝑚

)

Θ = 15.83°

0.14𝑚

Θ = tan-1 (

0.67𝑚

Θ = 11.80°

)

Discusión y análisis de los resultados experimentales En esta sección de nuestro informe queremos dar a conocer que comprendimos nuestro experimento realizado en la clase del Laboratorio de Física, analizando cada uno de los resultados obtenidos. Sabemos que la tensión es la fuerza interna aplicada, que actúa por unidad de superficie o área sobre la que se aplica. También se llama tensión, al efecto de aplicar una fuerza sobre una forma alargada aumentando su elongación. Con la práctica de este laboratorio llevamos a la práctica los conocimientos básicos adquiridos en clase y así comprendimos más fácil sobre cómo aplicar las fórmulas para ir obteniendo los datos de la tensión requeridos. A medida que fuimos aumentando el ángulo de inclinación del brazo en el cual estaba el resorte que conectaba con el hilo en el que estaba amarrada en el otro extremo una pesa y eso ejercía tensión en el mismo e íbamos calculando la tensión ejercida para cada uno de los agujeros. Mientras cambiábamos el ángulo de inclinación nos íbamos fijando que la Fuerza que se ejercía iba disminuyendo poco a poco y a la vez la íbamos calculando y obtuvimos los resultados deseados, es por ello que se dice que entre más lejos esté se hace un menor esfuerzo. Por todo lo observado y al cumplirse la teoría en el experimento hecho, la práctica resultó muy útil para ver más claramente los conceptos de la clase teórica.

Conclusiones 1. Conocimos cada uno de los conceptos básicos, por ejemplo, que Momento de Torque es la capacidad de una fuerza para producir un giro o rotación alrededor de un punto, y también sabemos ahora un poco más de las principales máquinas simples que ayudan mucho en este experimento.

2. Denotamos que las condiciones de equilibrio son importantes en esta práctica ya que venciendo el sistema del equilibrio en el experimento podemos proseguir a calcular los ángulos correspondientes para verificar al final la menor fuerza posible en relación con los demás ángulos.

3. Analizamos la relación que existe entre el pivote y la distancia en la que se ejerce la fuerza, esta sería que entre más corta sea la distancia o esta se acerque al pivote, se ejerce un mayor esfuerzo. Es por eso que al sujetar una pala con carga posiblemente hacemos un mayor esfuerzo, caso contrario sería cuando la sujetamos de la parte baja.

4. La importancia de esta capacidad de la fuerza nos ayuda en gran parte a saber en qué momento nosotros podemos determinar cuanta fuerza logramos ejercer y si podemos disminuirla con ayuda de máquinas simples.

Bibliografía http://definicion.de/torque/

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Fuerzas_Torque_momento.html

https://yesseralfaro.files.wordpress.com/2009/01/16-torque.pdf

1. Observando la tabla 1 ¿cuál sería la distancia del pivote y uno de los agujeros, más propicia para generar menos esfuerzo al levantar la masa colgante? RR. // En el agujero 4 con una distancia de 0.14 m haría una fuerza de 2.7 N generando así un esfuerzo bajo para levantar la masa colgante 2. Explique qué pasaría con la fuerza 2 si esta se acercara al punto de pivote. RR. // Si acercamos la f2 al punto pivote la fuerza que se aplicaría para levantar un objeto sería menor ya que hay un mejor efecto de momento torque.