Laboratorio De Fuerzas

FUERZAS CONCURRENTES

CECILIA QUINTERO 1133792, SALOME MURCIA 0937285, MELKIN NIETO MENDOZA 1210097.

24 de septiembre de 2012.

Facultad de ingeniería. Escuela de los recursos naturales y del medio ambiente (EIDENAR).

RESUMEN

En la práctica “Fuerzas concurrentes”, se estudió un sistema de fuerzas perpendiculares, no perpendiculares, aproximadamente colineales y aproximadamente anti paralelas cuyas líneas de acción se interceptan en un mismo punto. El sistema de fuerzas utilizado es un aparato destinado al estudio de la composición de dos o más fuerzas concurrentes y por consiguiente, también al estudio de las condiciones de equilibrio del cuerpo al cual están aplicadas las dichas fuerzas El cuerpo consistió en un anillo al cual se amarraron tres cuerdas sobre una mesa de fuerzas. El objetivo de la práctica fue estudiar las fuerzas experimentales ( ) y la fuerza resultante (FR), dicha experimentación arrojó los siguientes resultados para: el primer procedimiento: FR =2.86 N, segundo: FR =1.74 N, tercero: FR =3.9 N cuarto: FR =1.03 N respectivamente.

INTRODUCCIÓN

Fuerza se basa en la observación de sus efectos, es decir, a partir de una descripción de lo que hace: así, por experiencia se conoce que una fuerza puede producir cambios en el movimiento.

Fuerza es toda causa que permite modificar el estado de reposo o de movimiento de un cuerpo, o bien que puede deformar o modificar un movimiento ya existente, mediante un cambio de velocidad o de dirección. Por ejemplo, al levantar un objeto con las manos se realiza un esfuerzo muscular, es decir, se aplica una fuerza sobre un determinado cuerpo.

Un Sistema de fuerzas es el conjunto de varias fuerzas que actúan sobre un cuerpo. Los sistemas de fuerzas pueden ser: perpendiculares, colineales, concurrentes y paralelas. Si el resultado de todas ellas es cero, el sistema está equilibrado es decir, cuando se aplican dos o más fuerzas sobre un mismo cuerpo. Si se suman estas fuerzas se obtendrá una Fuerza Resultante o Neta, si el resultado es igual a cero entonces tenemos un Sistema Equilibrado y no le afectará la presencia de otras fuerzas, los efectos de una fuerza no cambian cuando su punto de aplicación se traslada en su recta de acción. La representación será a base de vectores que son dibujados mediante flechas.

Cuando Se realiza una composición de un sistema de fuerzas y se aplicará a un cuerpo, se encontrará la fuerza resultante, es decir aquella fuerza capaz de reemplazar a las fuerzas componentes para producir el mismo efecto, se conocerá cómo se comportan teóricamente estas fuerzas, sus direcciones, magnitudes representadas como vectores, y todo el fundamento teórico y científico con el que se manejan las fuerzas de la naturaleza.

MÉTODOS Y PROCEDIMIENTOS EXPERIMENTALES.

Inicialmente para determinar las fuerzas perpendiculares se nivela la mesa de fuerzas con un nivel, se coloca una polea en cero grados (0°) de su escala angular y se hace pasar una cuerda que viene sujetada del anillo central de la mesa, en el extremo de esta se coloca un peso de 150 gr (FA). Después una segunda polea se sujeta a noventa grados (90°) y se le pone a la cuerda que pasa por esta un peso de 250 gr (FB).

Posteriormente se toma otra cuerda y con la mano se tensiona hasta que el anillo quede en el centro, proceso que se realiza dos veces apuntando los ángulo alcanzados para luego promediarlos y obtener así el ángulo equilibrante (θ°). Este ángulo se ubica en la escala y se sitúa una polea por la que le pasa una cuerda a la que se le adiciona gradualmente peso en el extremo hasta que el anillo quede en el centro, a la vez se mueven las otras poleas para disminuir errores en el ejercicio. Finalmente este peso se lleva a la balanza tomando este valor como la fuerza equilibrante (FE).

Para determinar las fuerzas no perpendiculares se sitúa la FB en los 135°, para las aproximadamente colineales en 10° y para las aproximadamente antiparalelas en 190°, llevando a cabo el mismo procedimiento anterior para cada una de las fuerzas.

MARCO TEORICO

Sistema de fuerzas

Con frecuencia varias fuerzas actúan al mismo tiempo sobre un mismo cuerpo. Se llama sistema de fuerzas al conjunto de fuerzas que actúan simultáneamente sobre un mismo cuerpo. Cada una de las fuerzas actuantes recibe el nombre de componente del sistema. Cuando varias fuerzas actúan sobre un mismo cuerpo, siempre es posible sustituirlas por una única fuerza capaz de producir el mismo efecto. Esa fuerza única que puede sustituir a todas las componentes de un sistema de fuerzas y que produce el mismo efecto, recibe el nombre de resultante. Se llama fuerza equilibrante la fuerza igual y contraria a la resultante. [1]

Fuerza resultante

Si sobre un cuerpo actúan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (como suma de vectores) obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las demás. Si la resultante de fuerzas es igual a cero, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilíneo uniforme, es decir que no modifica su velocidad. .

Figura 1: Fuerza Resultante.

En la mayoría de los casos no tenemos las coordenadas de los vectores sino que tenemos su módulo y el ángulo con el que la fuerza está aplicada. Para sumar las fuerzas en este caso es necesario descomponerlas proyectándolas sobre los ejes y luego volver a componerlas en una resultante (composición y descomposición de fuerzas) esta fuerza se relaciona de la siguiente manera.

. [2]

F_RX=F_A 〖Cos(θ〗_A)+ F_B 〖Cos(θ〗_B)[4] (1)

F_RY=F_A 〖Sen(θ〗_A)+ F_B 〖Sen(θ〗_B)[4] (2)

F_R=√(〖〖(F〗_RX)〗^2+(〖F_RY)〗^2 )[4] (3)

θ_R=〖Tan〗^(-1) (F_RY/F_RX )[4] (4)

Fuerza equilibrante

Se llama fuerza equilibrante a una fuerza con mismo módulo y dirección que la resultante (en caso de que sea distinta de cero) pero de sentido contrario. Es la

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