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EQUILIBRIO DE FUERZAS CONCURRENTES 1.
OBJETIVO Demostrar la primera condición de equilibrio o equilibrio de traslación: Suma de las fuerzas que actúan sobre una partícula es igual a cero.
2.
FUNDAMENTO FUNDAMENTO TEORICO Concepto de Fue!" Una definición definición de nuestra experiencia experiencia diaria es: Fuerza es la acción de empujar o tirar de un objeto. objeto.
2
F Figura 1: uando se empu!a un carro se e!erce una fuerza. "l peso de un cuerpo es la fuerza con que la #ierra atrae a dic$o cuerpo. erca de la superficie de terrestre el peso se define por:
#e$o % m &%
&1'
(a unidad de Fuerza en el S.). es el ne*ton &1 +'. "n el sistema t,cnico: el -ilogramo fuerza% denotado -gf% 1 -gf /%0 +.
E'u()(*(o de Fue!"$ $ora considere una situación en la cual 2arias fuerzas concurrentes actúan sobre un punto como las mostradas en la Figura 3. (a fuerza neta de estas fuerzas es la fuerza resultante. resultante. Si la fuerza neta es cero% la aceleración es cero 4 consecuentemente la 2elocidad del ob!eto permanece constante.
ÉSTE ES UN ESTA ESTADO DO DE EQUILIBRIO EQUILIBRIO TRASLACIONAL. TRASLACIONAL. (a condición de equilibrio traslacional se puede expresar matem5ticamente como:
7
n
F
i
6
&3'
i 1
"n componentes rectangulares: F14 F1sen
F1
Por medio de componentes:
F34 F3 sen F3x F3 cos
F1x F1 cos 8F9
&a'
Figura 3: #res fuerzas en equilibrio.
&b'
3 n
Fix
6
&'
6
&;'
i 1 n
Fi4 i 1
Demostración experimental de la primera de +e*ton "n las mediciones% casi siempre encontraremos a primera 2ista que las ecuaciones &' 4 &;' no se cumplen exactamente% esto se debe a la presencia de los errores experimentales.
Fix F1x > F3x > F9x > ..........................&suma algebraica de las componentes' S Fix ?F1x? > ?F3x? > ?F9x? > @@..&suma de los 2alores absolutos de las incertidumbres' S
&n5logamente para las componentes en el e!e A' Si S B S entonces asumiremos que se cumple la primera condición de equilibrio% en caso contrario las mediciones deben ser realizadas nue2amente.
+.
MATERIAL , EQUI#O -
Cateriales
/.
)nstrumentos
#ROCEDIMIENTO , DATOS E0#ERIMENTALES .1.
)nstalar el equipo como se muestra en la Figura 9.
F3 m3g F1 m1g F9 m9g
Figura 9
9 .3. olocar masas en los 2asos $asta conseguir el equilibrio según los 5ngulos de la Figura 9. .9. #ratar de compensar o eliminar los efectos de los rozamientos en las poleas del siguiente modo: desplazar el punto de unión de los tres $ilos &punto ' ligeramente $acia arriba o aba!o% 4 a derec$a o izquierda 4 obser2ar que el sistema se mantiene aún en equilibrio. "sto se debe a que en el equilibrio tambi,n participan las fuerzas de fricción en los e!es de las poleas. "stas fuerzas actúan siempre en contra del mo2imiento.
4 que forman los $ilos con
.;. 7ealizar dos mediciones m5s 2ariando en cada caso las fuerzas por medio de las masas en los 2asitos. (os datos obtenidos se anotan en la #abla 1.
T"*)" 1 D"to$ Epe(3ent")e$ de 4ue!"$ 5 6n&u)o$ 1
+
m &-g'
3
9
1
3
m &-g' m &-g' F &+'
9
F &+'
F
&+'
E
E
1 3 9
7.
#ROCESAMIENTO , AN8LISIS &
'
;.1. btenga las componentes x de las fuerzas 4 luego calcule la suma de las fuerzas 4 sus errores. note sus 2alores en las #abla 3.
T"*)" 2 Co3ponente$ 9: de )"$ 4ue!"$. 1x
+
F
3x
&+'
F
9x
&+'
F
ix
&+'
F
x
&+' G % B ó H
F &+'
1 3 9 ;.3. "n que casos se cumple la condición de equilibrio para las componentes xH @..@@@@@@@.@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
;.9. btenga las componentes 4 de las fuerzas 4 luego calcule la suma de las fuerzas 4 sus errores. note sus 2alores en las #abla 9.
#abla 9: omponentes I4J de las fuerzas. 14
+
F
34
&+'
F
94
&+'
F
i4
&+'
F
4
&+'
G% B ó H
F &+'
1 3 9
;.
"n que casos se cumple la condición de equilibrio para las componentes 4H @..@@@@@@@.@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@
K.
RESULTADOS & +
'
LFix&+'
LFi4 &+'
F
&+'
1 3 9 M. 0.
CONCLUSIONES & BIBLIO;RAF
'
&...............'
&)ndique: utor %#ítulo% "ditorial% fec$a% edición% p5gina'
................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................. .................................................................................................................................................................
/.
RESUMEN
-
