Laboratorio 1 1EM131 (B) Palma, Rodríguez, Gollini, Taieb, Guzman, Lañas

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LIC. EN INGENIERÍA DE ENERGÍA Y AMBIENTE

           LABORATORIO DE DINÁMICA APLICADA

LABORATORIO N° 1

ELEMENTOS FÍSICOS DE SISTEMAS DINÁMICOS

El objetivo principal de este laboratorio es identificar y analizar las características de los elementos físicos de un sistema dinámico, las variables de entrada y salida que los caracteriza y su relación al formar parte de un sistema dinámico 

Para esta experiencia de laboratorio se utilizaron los siguientes materiales: 

1.  Resortes helicoidales de tensión
2. Discos metálicos
3. Marco soporte
4. Soporte para discos metálicos
5. Balanza electrónica
6. Cinta métrica
7. Cronómetro en celular

Seguimos el siguiente procedimiento

1.     Medimos la masa del soporte (s) para los discos metálicos y la masa de cada disco (m) en la balanza electrónica

2.     Registramos los resultados de cada una de ellas

3.     Sumamos la masa del soporte para los discos metálicos y las masas de los discos pasa obtener el valor real del peso que soportaría el resorte

4.     Medimos la longitud del resorte libre

5.     Medimos la longitud del resorte libre más el soporte para discos

6.     Aseguramos el resorte y el soporte para discos en el marco de soporte

7.     Colocamos las 5 masas y medimos la longitud del resorte, luego quitamos una y esto lo repetimos hasta quedar con una sola masa

                                                     Figura 1.1. Midiendo longitud de deformación del resorte
                                                     con masas incluidas. 

8.     Anotamos los valores en la tabla 1.2 

9.     Colocamos 5 masas, estiramos el resorte y dejamos hacer 5 ciclos

Video 1.1 Resorte oscilando en cinco ciclos  con cinco masas. 

10.  Medimos el tiempo con un cronómetro 3 veces e hicimos un promedio de éste, ver en la tabla 1.3  

Los resultados obtenidos durante la experiencia son: 

Por grafica podemos determinar que

K1= 1327,6 N/m

K2=681,1 N/m

Cuando el resorte contaba con cinco masas se anotaron los siguientes valores y se busco la frecuencia del mismo 

Sabiendo que

Frecuencia= ciclos/tiempo

Y que la frecuencia natural experimental esta dado por

w_nexp=2p*frecuencia

Entonces

w_nexp=2p*0,787=4,945rad/s

También sabemos la frecuencia natura teórica esta dada por

w_nteorico= √k/m

Para el resorte 1: sabiendo que k=1327,6N/m y la masa=23,08kg

w_nteorico=7,58rad/s

La diferencia entre la frecuencia natural experimenta y la teórica es que la primera puede aplicarse a cualquier modelo que realice algún tipo de ciclo en una cantidad de tiempo determinada mientras la teórica está basada en los principios de funcionamiento de un resorte.

Preguntas

Investigue la importancia de la inercia, el amortiguamiento viscos y la elasticidad en un sistema mecánico en la traslación.

• La inercia: es la propiedad que tienen los cuerpos de permanecer en su estado de reposo o movimiento, mientras la fuerza sea igual a cero, o la resistencia que opone la materia a modificar su estado de reposo o movimiento. Como consecuencia, un cuerpo conserva su estado de reposo o movimiento rectilíneo uniforme si no hay una fuerza actuando sobre él.

*Es importante porque el efecto de él va a oponerse a cambiar el estado de movimiento del sistema, ya sea que nuestro sistema esté en reposo o en MRU*

• El amortiguamiento  viscoso: el amortiguamiento se define como la capacidad de un sistema o cuerpo para disipar energía cinética en otro tipo de energía.

*Es importante ya que mediante el fluido el sistema puede absorber energía de distintas fuerzas que estén interactuando en la traslación o también puede disminuir la velocidad del sistema si se desea ya que el provoca un efecto opuesto al movimiento.*

• El término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.

*Esta juega un papel fundamental en la capacidad que tendrá el sistema de deformarse a lo largo de su traslación sin sufrir ningún daño o deformación significativa.*

Describa brevemente elementos mecánicos con características elásticas (barras, vigas, columnas, placas, etc.)

• Barras: es un elemento o pieza de metal larga y delgada, de sección maciza generalmente de sección cuadrada, rectangular o cilíndrica pero su sección es variable. las barras de sección redondas son las que se emplean como barras de refuerzos en estructuras de hormigón armando y ferro cemento.

• Vigas: es un elemento estructural lineal que trabaja principalmente a flexión, es decir, que son diseñadas para soportar cargas aplacadas perpendicularmente a sus ejes. En las vigas, la longitud predomina sobre las otras dos dimensiones y suele ser horizontal. en general las vigas son barras largar rectas que tiene un área de sección transversal constante.

• Columnas: es un elemento o soporte vertical y de forma alargada que permite sostener el peso de una estructura o cuerpo. generalmente, su sección es circular y reforzada, pues cuando es cuadrangular suele denominarse pilar, o pilastra si está adosada a un muro.

• Placas: son elementos estructurales que geométricamente se pueden aproximar por una superficie bidimensional y que trabajan predominantemente a flexión. No se le debe confundir con láminas que son superficies curvadas en el espacio tridimensional, por ejemplo cúpulas o las paredes de depósitos.

Investigue la importancia de la inercia, amortiguación viscoso y la elasticidad en un sistema mecánico torsional.

*la inercia nos ayuda a predecir en el objeto la habilidad que este resiste la torsión sin que este sufra deformaciones considerables.
*el amortiguamiento viscoso al igual que en el caso traslacional este es proporcional a la velocidad con la que se produce la torsión y disipa la energía en el sistema.
*la elasticidad, si el elemento a someterse a la torsión no cuenta con elasticidad, este puede fallar rápidamente debido a la forma de aplicación de carga y se puede producir una falla por fractura

Conclusión 

Podemos analizar sistemas dinámicos eléctricos, hidráulicos, neumáticos y térmicos y analizarlos tomando en cuenta las relaciones de entrada/salida para cada uno de sus elementos característicos. Esto nos permitirá construir bloques funcionales análogos entre un sistema y otro.  Es decir, podemos desarrollar un circuito eléctrico análogo a un sistema mecánico y viceversa.

En la experiencia vimos a trasfondo los factores físicos que rodean la mecánica de vibración en un sistema de resorte-masa, en el cual observamos que en un resorte sostenido, al tener una fuerza, en este caso el peso, este sufre una deformación controlada debido a la contante de rigidez del resorte, y a medida que la fuerza incrementa, que ocurre al agregarle mas masa, el resorte se deforma aún más, con lo que podemos decir que la relación fuerza-deformación en este sistema es proporcional y lineal como pudimos observar en nuestra gráfica que nos da una linea con pendiente positiva, siendo la pendiente la constante de rigidez del resorte.

INTEGRANTES:

GUZMAN, MARÍA                      8-864-1253

LAÑAS, KIRVING                       8-897-344

PALMA, JAYLINE                      3-738-2291
GOLLINI, CONSTANTINO       20-70-2826

RODRÍGUEZ, JOSÉ                     8-917-15

TAIEB, ANGELIQUE                  PE-14-69

GRUPO: 1EM131