Segunda Ley De Newton

INTRODUCCION

En el segundo laboratorio realizado seguimos viendo la estática, la cual, estudia los cuerpos en estado de equilibrio sometidos a la acción de fuerzas. Pero, ahora trabajaremos en base a la segunda condición de equilibrio que refiere al “equilibrio de rotación”, es decir, un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si el momento resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él, respecto de cualquier punto, es nula. Por lo tanto, veremos si se cumple la segunda condición de equilibrio, a través, de montajes construidos con los materiales asignados según la guía y evaluar estos resultados.

OBJETIVOS

1) Comprobar experimentalmente la segunda condición de equilibrio, para fuerzas coplanares no concurrentes.

2) Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los procedimientos teóricos dados en clase y establecer las diferencias.

3) Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que intervienen en un experimento.

FUNDAMENTO TEORICO

Torque o momento de una fuerza (τ)

Siempre que abres una puerta o una válvula, o que ajustes una tuerca con una llave, se producirá un giro. El torque de la fuerza produce un giro. El torque no el lo mismo que la fuerza. Si quieres que un objeto se desplace le aplicas una fuerza, la fuerza tiende a acelerar a los objetos. Si quieres que un cuerpo rígido rote le aplicas un torque. Los torques producen rotación. Se define torque de una fuerza F respecto de un punto O como el producto vectorial:

Τo= r x F

r: Vector posición

F: Fuerza aplicada

|τo| =d.F

ɵ es el ángulo entre r y F siendo:

d= r.sen (ɵ)

Por ejemplo consideremos el caso de que una persona intenta aflojar una tuerca de una llanta de un camión.

1

En un primer caso la fuerza se aplica a 0,2 m de la tuerca y en un segundo caso se aplica a 0,3 m. ¿En cuál de los dos casos la persona, aplicando la misma fuerza, producirá mayor efecto de rotación? Es obvio que en el segundo caso. Esto se explica por la mayor distancia que existe entre la fuerza aplicada y el eje de rotación.

El módulo del momento de una fuerza se determina multiplicando el módulo de dicha fuerza (F) por el brazo de dicha fuerza (d), definida como la distancia del centro de rotación, o centro de momentos, a la línea de acción de la fuerza (perpendicular trazada desde el centro de rotación a la recta donde actúa la fuerza), es decir:

La dirección del momento de una fuerza MF es perpendicular al plano definido por la línea de acción de la fuerza F y el centro de rotación y su sentido se determina por la regla de la mano derecha.

Al descomponerse la fuerza F 0 en F 1y F 2 producen un torque resultante

|τ0| = F 1.d1+F 2.d2

Dónde:

F 1=F 0.cos (ɵ)

NO REALIZAN TORQUE PUESTO QUE ES PARALELO A LA LINEA DE ACCIÓN

F 2=F 0.cos (ɵ)

NO REALIZAN TORQUE PUESTO QUE ES PARALELO A LA LINEA DE ACCIÓN

Cuando sobre un cuerpo solo intervienen fuerzas coplanares (todas se encuentran en un mismo plano), alguna de ellas tenderán a producir una rotación anti horaria mientras que otras, una rotación horaria. En este caso se consideran, por convención, que son positivos los momentos relacionados con una rotación anti horaria y negativos los relacionados con una rotación horaria.

Si la línea de acción de una fuerza pasa por el centro de rotación, o centro de momentos, el momento producido por dicha fuerza es nulo.

Equilibrio de un cuerpo rígido o extendido

Al observar detenidamente una escalera que descansa apoyada sobre dos superficies (cuerpo en reposo) y a un bloque que desciende por un plano inclinado de manera uniforme (cuerpo con M.R.U) notaremos a primera vista que se trata de cuerpos en diferentes situaciones pero en algo en común, esto es que ambos mantienen constante su velocidad con el transcurrir del tiempo. Se dice pues entonces que estos cuerpos están en un estado de equilibrio de traslación y rotación.

Un cuerpo rígido o extendido está en equilibrio de traslación y rotación si se cumple simultáneamente

Segunda Condición de Equilibrio

Un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotación si el momento resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él, respecto de cualquier punto, es nula.

Matemáticamente, para el caso de fuerzas coplanares, se debe cumplir quela suma aritmética de los momentos relacionados con rotaciones anti horarias debe ser igual a la suma aritmética de los momentos relacionados con rotaciones horarias.

MATERIALES Y EQUIPOS DE TRABAJO

Computadora

Cuadrado

Pesa 0.5 N

Nuez doble

Sensor de fuerza

Varillas y soporte

Interface USB link

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