Práctica Fisica : Fuerza normal

Realización

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La fuerza normal que actúa sobre un cuerpo tiende a considerarse, sin más análisis, como igual al peso. Esto no siempre es cierto. Un caso en el cual la normal no es igual a al peso se tiene si se tira del cuerpo con una fuerza que no es paralela al eje X, sino que forma un cierto ángulo con el mismo. En esta experiencia se aplican fuerzas no paralelas al plano, se mide la fuerza normal y después se comprueba, mediante cálculo, si los valores medidos coinciden con los calculados.

El montaje experimental empleado es el que se muestra en la foto: Un cuerpo de madera se coloca sobre una balanza (digital). Al cuerpo se ata un hilo del que pende un peso que puede ser variado a voluntad. Hay que lastrar el cuerpo situado sobre la balanza colocando alguna  pesa encima y regular el ángulo del hilo y la masa que pende de la polea hasta que no se produzca deslizamiento. Una vez conseguido esto, las fuerzas actuantes sobre el cuerpo situado sobre la balanza y el que cuelga serán las siguientes: T = Tensión N = Normal Fs = Fuerza de rozamiento estático Ps = Peso suspendido Pb= Peso del cuerpo situado sobre la balanza Una vez descompuesta la tensión el diagrama de fuerzas será el siguiente: La normal (N) tendrá como valor: Podemos calcular de forma teórica el valor de la normal combinando la anterior ecuación con la correspondiente al cuerpo suspendido de la cuerda: Una vez determinado su valor teórico lo comparamos con el valor real leído en la balanza.La normal es la reacción del plano (balanza) sobre el cuerpo y debe de ser exactamente igual a la acción del cuerpo sobre el plano (balanza). En consecuencia, la balanza marcará (en gramos) el valor de la normal Cálculos Para poder efectuar los cálculos debemos tener los datos siguientes: mb = Masa del cuerpo colocado sobre la balanza ms = Masa suspendida de la cuerda a = Ángulo que forma la cuerda con la horizontal Las masas del cuerpo situado sobre la balanza y de las pesas colgadas de la cuerda se determinan con la balanza. Para medir el ángulo formado por la cuerda con la horizontal puede usarse un transportador de ángulos (ver figura de la derecha).  La bola colgada de la cuerda se usa para señalar la dirección vertu¡cal que nos servirá para colocar el transportador de forma correcta para efectuar la medida. Detalle del dispos¡tivo para medir el ángulo Para calcular el valor de la normal en gramos, dividimos la expresión obtenida (ver Realización) por el valor de g, quedándonos: Si sustituimos el valor de las masas en gramos, obtendríamos la lectura (teórica) de la balanza en esas mismas unidades. En la tabla siguiente se recogen algunos datos de uno de los experimentos realizados, al valor de la normal (N) calculado usando la expresión anterior, la indicación real de la balanza y el error relativo cometido: mb (g) ms (g) a (grad) N (g) Balanza (g) E rel (%) 354,4 106,1 50 273,1 273,6 0,2 354,4 106,1 28 304,6 304,5 0,03 354,4 106,1 15 326,9 332,1 1,6 454,9 106,1 30 401,9 407,4 1,4