Labpratorio De Fuerzas

L2. FUERZAS CONCURRENTES

INTRODUCCIÓN: Por todos es sabido, acerca de la gran importancia que tienen los vectores dentro de la física no solo como modelo matemático

sino también como una herramienta que permitió cuantificar muchos fenómenos físicos. Las fuerzas concurrentes son dos o más fuerzas aplicadas sobre

un mismo objeto. Si el resultado de todas ellas es cero, el sistema está equilibrado y no le afectará la presencia de otras fuerzas. La representación será

a base de vectores que son dibujados mediante flechas.

OBJETIVOS

• Determinar experimentalmente el vector resultante en la suma de varias fuerzas coplanares cuyas líneas de acción pasan por un

mismo punto.

• Analizar algunos métodos gráficos para la adición de vectores.

• Interpretar la precisión de una “mesa de fuerzas”

EQUIPO

• Mesa de fuerzas.

• 4 poleas, 4 Portapesas, Hilo fino

• 4 Juego de pesas de 10,2 0,50 y 100 gramos

• Argolla, Nivel, Lanilla.

• 3 hojas de papel milimetrado (No es suministrado por el laboratorio)

MARCO TEÓRICO

Concepto de dirección vectorial

Los ejes de coordenadas, X, Y, se utilizan como sistema de referencia para trazar gráficas, como se muestra en la Figura 1. Una recta

orientada o eje define una dirección y un sentido. Las rectas paralelas orientadas en el mismo sentido definen la misma dirección, pero si

poseen orientaciones opuestas, definen direcciones opuestas, Figura 2.

En un plano, una dirección está determinada por el ángulo que se forma entre una dirección y un sentido de referencia (o eje) y la

dirección que se desea indicar, medido en sentido levógiro (positivo), o contrario al movimiento de las manecillas de un reloj. Las

direcciones opuestas están determinadas por los ángulos θ y π + θ (o 180° + θ), Figura 3.

Escalares y vectores

Muchas magnitudes físicas están determinadas completamente por un número real, su valor numérico, expresado en unidades adecuadas.

A estas magnitudes se les llama escalares. Volumen, temperatura, tiempo, masa, carga y energía son magnitudes escalares. Otras

magnitudes requieren para su completa determinación, además de su valor numérico, una dirección. Éstas se conocen como vectores. El

vector más evidente es el desplazamiento. El desplazamiento de un cuerpo está determinado por la distancia que se ha movido en línea

recta y la dirección en que lo hace, esto es, por el vector AB (Figura 4). Velocidad, aceleración y fuerza son magnitudes vectoriales.

Los vectores se representan gráficamente mediante segmentos de recta que tienen la misma dirección que el vector (indicada con una

flecha) cuya longitud es proporcional a su módulo. Se les denota como V

v , mientras que el módulo se denota con la letra en cursivas

solamente, V. Un vector unitario es aquel cuyo módulo es la unidad. El vector V

v paralelo al vector unitario uˆ se puede expresar en la

forma

V = uˆV

r

(1)

Un vector negativo tiene el mismo módulo que su contraparte positiva y dirección opuesta.

Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figrua 4

Equilibrio de una partícula

Cuando la fuerza resultante, suma de todas las fuerzas que actúan sobre una partícula (fuerzas concurrentes), es cero, la aceleración de la

partícula también es cero. La partícula está es reposo o en movimiento uniforme, en este caso se dice que está en equilibrio. En general:

+ + + = Σ =

i

i F F F 0 o 0 1 2 3 F

r

L

r r r

En términos de componentes rectangulares de las fuerzas, las condiciones de equilibrio se pueden expresar como

Σ = Σ = Σ =

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