Práctica 7: “FUERZAS EN EQUILIBRIO”

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL.

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco IPN.

Departamento de Ingeniería en Comunicaciones y Eléctrica, Academia De Física.

Práctica 7: “FUERZAS EN EQUILIBRIO”.

Fecha de elaboración: 22/10/2019.                 Fecha de entrega:30/10/2019.

 Profesor: Contreras Reyes Juan Manuel.

Asignatura: FÍSICA CLÁSICA.

Grupo: 1CM4.                Aula: 3212.

Laboratorio:             N. Equipo: 6.

DATOS DE LOS ALUMNOS

Nombres y numero de boleta:

Chavero Martínez María Luisa. (2020301302).

Hernández Vivanco Alexis Eduardo. (2020301867).

López Rodríguez Y. Zareth. (2020301652).

Maldonado Bautista Axel. (2020301547).

Reyes Martínez Frida Topacio. (2020301271).

OBJETIVO

El alumno explica el concepto de fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas aplicándolo a las condiciones que debe satisfacer un cuerpo para que permanezca en equilibrio, cuando está sometido a la acción de dichas fuerzas.

MARCO TEÓRICO.

En ingeniería existen diversos problemas que implican cuerpos que, aunque están sometidos a la acción de varias fuerzas tienen que mantenerse en perfecto equilibrio, como es el caso de los grandes puentes, los rascacielos, las gigantescas torres de comunicación, etc. Su diseño requiere de una gran cantidad de conocimientos sobre el equilibrio.

 El estudio de los cuerpos en equilibrio es de gran importancia practica para el ingeniero, ya que, además de los casos mencionados, sus principios se aplican a infinidad de sistemas basados en el equilibrio como son las palancas, las balanzas, las máquinas simples, etc.

 La parte de la Física, llamada Mecánica se divide a su vez en dos grandes ramas: La Dinámica y la Estática y es precisamente la Estática la que se encarga del estudio de sistemas de fuerzas en equilibrio. Las fuerzas en general pueden diferir en intensidad, en sentido, dirección y generalmente en el punto en el cual son aplicadas.

Habrá casos en que los puntos de aplicación de las fuerzas que actúan sobre un cuerpo coinciden en uno solo, se dice entonces que dicho cuerpo está sometido a la acción de Fuerzas Concurrentes. En la figura se da un ejemplo de este caso.

[pic 3]

Para simplificar el análisis de los problemas que se presentan cuando los cuerpos están bajo la acción de fuerzas concurrentes, se desprecian sus dimensiones y pueden considerarse como partículas.

El cuerpo representado en la figura, que en este caso es el semáforo, para su estudio se sustituye por el punto ". en el diagrama vectorial de las fuerzas que actúan en él.

 Por otra parte, cuando las líneas de acción de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo no se cruzan, se dice que el cuerpo se encuentra bajo la acción de fuerzas paralelas; un ejemplo de este caso es el de balanza mostrada en la figura.

[pic 4]

Figura Balanza.

1. En la Estática se muestra que un cuerpo rígido sometido a la acción de varias fuerzas concurrentes se encuentra en equilibrio cuando se cumple la siguiente condición

La suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo es igual a cero.

[pic 5]

Lo anterior implica que la aceleración lineal del cuerpo es cero. 2. Por otro lado, un cuerpo rígido que se encuentra bajo la acción de fuerzas no concurrentes (caso particular: fuerzas paralelas), está en equilibrio cuando se cumple:

Que la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre él sea nula.

[pic 6]

Y por lo tanto la aceleración lineal es cero (a = 0), y “que la suma vectorial de los momentos producidos por las fuerzas respecto a un eje de rotación sea nula”.

Ʃ t = 0[pic 7]

Lo cual implica que la aceleración angular del cuerpo es cero (a = 0).^[1]

DESARROLLO EXPERIMENTAL.

Equipo y material requerido.

3 dinamómetros de 2000 g        2 Ganchos        

2 dinamómetros de 500 g                   3 Varillas de 1 m de longitud

1 Palanca sencilla                          2 Pinzas de mesa

1 Argolla con hilos                          1 Transportador de madera

2 Nuez con gancho                        Hilo cáñamo

2 Nueces doble                               1 Aparato para la composición de fuerzas    

                                                              concurrentes.

5 Pesas de 50 g

Nota:

(1) Cada equipo deberá traer un juego de escuadras y transportador

(2) Identificar las unidades de los dinamómetros

Desarrollo.

Experimento 1.- Equilibrio de un cuerpo rígido cuando se encuentra sometido a la acción de fuerzas concurrentes.

Procedimiento: Arme el dispositivo mostrado en la siguiente figura:

[pic 8]

Figura. Disposición de los dinamómetros.

Afloje la tuerca central del aparato de fuerzas concurrentes; gire sus brazos hasta una posición similar a la indicada en la figura y apriete la tuerca.

Tense los hilos que están atados en un extremo a la argolla y en el otro a cada dinamómetro, de tal manera que dicha argolla quede concéntrica al eje del aparato (sin tener contacto con él).

Mediante un diagrama trace el sistema de fuerzas con centro de intersección en el centro de la argolla.

Mediciones.

Tome las lecturas de los dinamómetros (expréselas en Newton - N -) y anótalas en la tabla 1.

Tabla 1

Con ayuda de un transportador mida los ángulos α β y ʏ, anótelos en la tabla 2

Tabla 2

En una hoja blanca efectúe, gráficamente y amílicamente, la suma vectorial de las fuerzas, considerando los valores obtenidos en las tablas anteriores, de esta manera estaremos encontrando la fuerza resultante. Registre sus resultados.

Σ Fx = F1cos + F2cos + F3cos[pic 10][pic 11][pic 12]

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