EQUILIBRIO DE FUERZAS I.-OBJETIVO: 1. comprobar la primera condición de equilibrio para un sistema de fuerzas concurrentes en un punto. 2. compro comprobar bar la segunda segunda condic condición ión de equilibr equilibrio io para un sistema sistema de fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicación. 3. aplicar la descomposición vectorial, operaciones de vectores.
II.- FUNDAMENTO TEORICO: •
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Primera ley de newton ey de inercia de !ewton !ewton"" todo cuerpo permanece en el estado de reposo o en el estado de movimiento movimiento con con velocidad velocidad constante, constante, siempre que que no e#ist #ista a agen agente te e#ter #terno no $ fuerza fuerza%% capa capaz z de modi modi&c &car ar dic' dic'os os estados. (uerza" es todo aquello capaz de modi&car el estado original de los cuerpo cuerpos. s. estas estas fuerza fuerzas s pueden pueden ser de acción directa directa $fuerza $fuerza e#terna e#terna aplicada directamente sobre un cuerpo% o de acción a distancia $como por e)emplo las fuerzas gravitacionales, electromagn*ticas, fuertes y d*biles%. +qui +quili libr brio io"" se dice dice que un cuer cuerpo po est esta en equ equilib ilibri rio o si est este permanece en reposo o en movimiento con velocidad constante. n cuerpo cuerpo se encuen encuentra tra en equilib equilibrio rio cuando cuando no sufre sufre cambio cambio ni en su estado de reposo ni en su movimiento de traslación ni en el de rotacion. en consecuencia se dice que un cuerpo esta en equilibrio"
1.- cuando esta en reposo o se mueve con movimiento uniforme y 2.- cuando no gira o lo 'ace con velocidad constante. •
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/ondiciones de equilibrio" +quilibrio de una part0cula" a condición necesaria y su&ciente para que que una una part part0c 0cul ula a perm perman anez ezca ca en equi equili libri brio o $en $en repo reposo so%% es que que la resultante de las fuerzas que actúan sobre ella sea cero.
!aturalmente con esta condición la part0cula podr0a tambi*n moverse /on velocidad constante, pero si est inicialmente en reposo la anterior es una condición necesaria y su&ciente. •
+qui +quili libr brio io de un cuer cuerpo po r0gi r0gido do"" +n el desarrollo de la la esttica consideraremos situaciones de equilibrio de cuerpos r0gidos, es decir que no se deforman. +n rigor no e#isten cuerpo sin deformables, de manera que la aplicación de las leyes de la esttica es una apro# apro#ima imació ción n que es buena buena si las defor deformac macion iones es son despr despreci eciabl ables es frente a otras dimensiones del problema. +l tema de la esttica de cuerpos deformable es el tema de otros cursos.
i el cuerpo r0gido permanece en equilibrio con el sistema de fuerzas e#teriores aplicado, entonces para que todas las part0culas est*n en equilibrio es su&ciente que tres de sus part0culas no colineales est*n en equilibrio. as dems no pueden moverse por tratarse de un cuerpo r0gido. as condiciones ba)o las cuales un cuerpo r0gido permanece en equilibrio son que la fuerza e#terna resultante y el torque e#terno resultante respecto a un origen arbitrario son nulos, es decir" iendo un punto arbitrario. 4e acuerdo a e constata que entonces el torque resultante es cero respecto a cualquier punto.
III.- INSTRUMENTOS DE LABORATORIO: -
na computadora"
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Programa data studio"
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5nterface sciencie6ors'op 789"
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2 sensor de fuerza $/1-:837%"
91 disco óptico de 'art $(orce;able%"
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/uerdas ine#tensibles"
91 )uego de pesas"
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na regla de un metro"
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n soporte de accesorios"
na escuadra o un transportador"
IV. PROCEDIMIENTO 1) PRIMERA CONDICION DE EQUILIBRIO
5nstalar el equipo tal como se muestra en la &gura
=arque las peque>as poleas en dos posiciones diferentes y veri&que que la argollita se encuentre en el punto de equilibrio solo por la acción de las cuerdas con sus respectivas pesas. os pesos 6 1 y 62 y la fuerza de tensión ; en el ensor de (uerzas representan la acción de tres fuerzas concurrentes. os ngulos ? 1 ,?2y ?3 $para la fuerza de la tensión ;% de la &gura 91 indican el sentido y la dirección de estas tres fuerzas concurrentes tal como se observa en la &gura 91 /uando logra instalar el equipo en la posición mostrada por la &gura 91. retriste bien los datos en la tabla 1.1 5nstale el equipo mostrado en la &gura 1 para otros magnitudes de pesos 61 y 62 . @epita cuatro veces este procedimiento, en algunos de ellos considere que la fuerza de tensión registrado por el sensor de fuerzas este en dirección vertical$? 3 A 9B%
n
=1E =2E $g%
;CDC 1.1 ;E $newton%
?1
?2
?3
91
$g% 88g
78g
9,8F!
G9B
1H9B
139B
92
7Fg
78g
1,99!
119B
179B
F9B
93
88g
38g
9,H9!
189B
F9B
139B
9H
H9g
37g
9,7G!
129B
129B
119B
2) SEGUNDA CONDICION DE EQUILIBRIO
5nstale el equipo. a cuerda de tensión que contiene el sensor de fuerza forma un ngulo de G9B con el soporte universal al cual esta su)etado. Da)o la inIuencia de todas las fuerzas que actúan sobre el cuerpo r0gido, esta debe estar en equilibrio de rotación.
@egistre los valores de la correspondientes masa m 1 de las pesas que se muestran en la &gura as0 mismo, registre los valores de las distancias de los puntos de aplicación al punto de contacto del cuerpo r0gido con el soporte universal$5%
@egistre tambi*n la lectura observada a trav*s del sensor de fuerzas y el ngulo de inclinación ? del cuerpo r0gido con respecto a la super&cie de la mesa.
@epita este procedimiento cuatro veces 'aciendo variar los valores de las masas m i para cada la cuerda que contiene dinamómetro siempre esta en posición 'orizontal.
;CDC 1.2 !
m1i $g%
m2i$g%
m3i $g%
1i$cm% 2i$cm% 3i$cm% ;i$!%
91
198g
G8 g
298 g
21 cm
92
188 g
128 g
128 g
21 cm
93
:8 g
139 g
179 g
21 cm
9H
79 g
138 g
128 g
21 cm
89.8c m 89.8c m 89.8c m 89.8c m
78.8c m 78.8c m 78.8c m 78.8c m
?1
9.:9
88B
9.3:
88B
9.HF
88B
9.28
88B
V. CUESTIONARIO: ¿Qué ! "# $%&'$#(¿C* ! *$+ "# $%&'$#( a inercia es una propiedad que tienen los cuerpos quienes en forma natural tienden a a conservar su velocidad es decir su movimiento uniforme es constantemente contrastado en nuestro vida cotidiana a inercia se mide con la unidad de $m%
¿%u*& '* *,%$* u&/#! 0&%#! u U+. '%'(
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1. (uerza centr0peta
•
2. (uerza de gravedad
•
3.normal .
•
H. (uerza de fricción
•
8. fuerza de reacción
•
:. peso
¿"#3& "# u$4#"%'$# %& "! #%5u"! % "#! 75u&#! 1.8# 9 1.83 '% ! 4#"&! 'u#& "! '"'u"! ! +'$&
&6&!%#+! $% u
VI.- CONCLUSIONES: 4espu*s de 'aber estudiado y analizado diferentes e)emplos reales de equilibrio, podemos llegar a la conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento y a cada momento estn interactuando diferentes tipos de fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados movimientos o, a mantenerse en estado de equilibrio, ya sea esttico o dinmico. +l equilibrio de fuerzas es uno de los temas que se 'an propuesto en el curso de f0sica y en el laboratorio de f0sica es un tema muy esencial para el estudiante y el uso de este tema ser muy útil ya que es uno de los requisitos para todos los estudiantes dominar el tema o curso de f0sica.
VII.- BIBLIOGRAFIA: •
(0sica J =aizteguiKabato J +dición 1
•
(0sica, /urso +lemental" =ecnica J Clonso =arcelo
•
(0sica;omo 5 J erway @aymond
•
4inmica 55" =ecnica Para 5ngenier0a y sus Cplicaciones J 4avid L. =acMillK6ilton
•
ears JNemansOy Joung (0sica niversitaria
•
'ttp"QQ&sica.usac'.clQRl'rodrigQ&sica1Qestatica.pdf
