Equilibrio de rotación

 …FÍSICA MECÁNICA

LABORATORIO 14

Equilibrio de Rotación

Michael Heredia Pérez – 117038

Juan Manuel Álvarez - 117002

Sara Michelle Jiménez - 117042

Santiago Valencia - 117075

Profesor:

Manuel Clavijo (Titular)

Fabio Romero (Monitor)

Noviembre 22 de 2017

Laboratorio 14

Equilibrio de Rotación

Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales

Ingeniería Civil

En la primera parte se empleará el concepto de equilibrio de traslación para calcular la masa de una regla sostenida por dos dinamómetros en dos soportes; en la segunda parte se buscará la condición de equilibrio de rotación en un medio práctico.  Se usarán conceptos de momento de fuerza o torque para analizar el comportamiento de los cuerpos bajo dichos teoremas.

1. Objetivos

1. Identificar las condiciones de equilibrio de un cuerpo rígido.
2. Verificar el cumplimiento de las condiciones de equilibrio para un cuerpo rígido en particular.

1. Marco Teórico

Tenemos un cuerpo que puede girar alrededor de un eje fijo perpendicular al plano del dibujo en el tornillo.

[pic 1]

Aplicando una fuerza FA que sea mayor a la fuerza que impone el tornillo a una distancia m, el cuerpo gira. Y si aplicamos FB (FB = FA), a una distancia n la cual es mayor que distancia m, el cuerpo girará más rápidamente.

Esto nos indica que el efecto que produce una fuerza sobre un cuerpo que puede girar, respecto a un eje fijo, depende de la dirección de la fuerza aplicada y de la distancia a la cual esta es aplicada. La cantidad física con la que definimos esta relación de fuerza aplicada y distancia a un eje fijo, se denomina Torque () o momento de una fuerza a cual expresamos como:[pic 2]

[pic 3]

Donde d, es la distancia a la cual es aplicada la fuerza respecto al eje fijo, y F es la magnitud de la fuerza aplicada; la fuerza y la distancia aplicadas deben ser perpendiculares para que sea un torque.

Para que un cuerpo rígido esté en equilibrio debe cumplir dos condiciones

1. Equilibrio de rotación, donde [pic 4]

2. Equilibrio de traslación, donde [pic 5]

1. Análisis de resultados

Parte A

Con los instrumentos suministrados del laboratorio (regla, soporte, dinamómetro) se hizo el siguiente montaje:

[pic 6]

Antes de realizar la lectura de las medidas que arrojaban los dinamómetros, se niveló la regla para que ésta estuviera lo más horizontal posible; luego las fuerzas registradas fueron anotados en la Tabla 1. Se repitió el procedimiento dos veces más ubicando los dinamómetros a distintos puntos de la regla y las fuerzas registradas en el dinamómetro también fueron marcadas en la Tabla 1

Se realizaron la sumatoria de fuerzas en los sistemas para verificar la condición de Equilibrio de Traslación:  

Para el Caso 1:

[pic 7]

[pic 8]

Para caso 2:

[pic 9]

[pic 10]

Para caso 3:

[pic 11]

[pic 12]

Efectivamente se comprueba que la regla se encuentra en los 3 casos en condición de equilibrio de traslación.

Parte B

Con los instrumentos suministrados en el laboratorio, (soporte, portapesas, juego de pesas, hilo y regla), se procede a realizar el siguiente montaje:

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