Diseño y construcción de un banco de pruebas para la comprobación de la segunda ley de newton en el laboratorio de física de la FICM-UTA
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Date
2023-09
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This technical project is focused on the design and construction of a test bench that
will be used to perform physics tests focused on the verification of Newton's second
law. To realize this machine was implemented the elimination of contact friction
between components by generating fluid films, this film is generated by a device that
was selected by comparing systems with respect to criteria such as cost, availability
and properties; after the comparison is evaluated in order of priority by CAE software
through the CFD system, therefore, the best option for pumping air has a flow rate of
4.6 cubic meters per minute, then proceeding to the design of the base of the pumping
system and its fastening elements. An electronic system with infrared sensors was used
for data collection and a 4x4 keypad was used for control, with programmable buttons
for digital and power control as well as data input. Finally, with the structure
assembled, the tests were performed, in which the operation of the equipment was
verified, and experimental time data was recorded to obtain velocities and
accelerations that were compared with analytical data in which errors of up to 12
percent were presented, which when compared with existing equipment on the market,
it is shown that it is within an acceptable range
Description
En el presente proyecto técnico el cual está enfocado en el diseño y construcción banco
de pruebas que servirá para realizar ensayos de física enfocados a la comprobación de
la segunda ley de Newton. Para realizar dicha máquina se implementó la eliminación
de la fricción de contacto entre los componentes mediante la generación de películas
de fluido, dicha película es generada por un dispositivo que se seleccionó mediante la
comparación entre sistemas con respecto a criterios como son el costo, la
disponibilidad y las propiedades; luego de la comparación se procede a evaluar en
orden de prioridad mediante software CAE por medio del sistema CFD, por lo que se
ha obtenido la mejor opción de bombeo de aire posee un caudal de 4.6 metros cúbicos
por minuto, procediendo después al diseño de la base del sistema de bombeo y los
elementos de sujeción del mismo. Para la toma datos se empleó un sistema electrónico
que posee sensores infrarrojos y para el control se usa un teclado 4x4 en el cual existen
botones programables que se emplean en el control digital como de potencia así mismo
como la entrada de datos. Finalmente, con la estructura ensamblada se procede a
realizar las pruebas, en las cuales se verificó el funcionamiento del equipo y registro
de datos experimentales de tiempo para obtener velocidades y aceleraciones que se
compararon con datos analíticos en los que se presentaron errores de hasta 12 por
ciento que al ser comparados con equipos existentes en el mercado se demuestra que
se encuentra dentro de un intervalo aceptable.
Keywords
FLUIDO, FRICCIÓN, LEY DE NEWTON, TIEMPO DE TRAYECTORIA,, ACELERACIÓN