Practica de fuerzas en equilibrio.
Enviado por Mario Serralde Solano • 3 de Octubre de 2016 • Apuntes • 2.470 Palabras (10 Páginas) • 514 Visitas
FUERZAS EN EQUILIBRIO.
Objetivo.
El alumno explicará 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.
Introducción Teórica.
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 conocimiento sobo 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 la infinidad de sistemas basados en el equilibrio, como son: las palancas, las balanzas, las maquinas 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, en 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.
[pic 1]
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 13, que en este caso es el semáforo, para su estudio se sustituye por el punto “0”, 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 14.
[pic 2]
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 3]
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 actúan sobre él sea nula.
[pic 4]
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.
[pic 5][pic 6]
Lo cual implica que la aceleración angular del cuerpo es cero (α = 0)
Material requerido.
3 Dinamómetros de 2000 g 2 Dinamómetros de 500 g
1 Palanca sencilla. 1 Argolla con hilos.
2 Nuez con gancho 2 Nueces doble.
5 Pesas de 50 g 2 Ganchos.
3 Varillas de 1 m de longitud. 2 Pinzas de mesa.
1 Transportador de madera. Hilo cáñamo.
1 Aparato para la composición de fuerzas concurrentes.
Desarrollo experimental.
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 7]
Afloje la tuerca central del aparato de fuerzas concurrentes; gire sus brazos hasta una posición similar a la indicada en la figura 15 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 el).
Mediante un diagrama trace el sistema de fuerzas con centro de intersección en el centro de la argolla.
Mediciones
Tome la lectura de los dinamómetros (expréselas en Newton - N -) y anótelas en la tabla l
Dinamómetro | Fuerza F (N) |
1 | 7.6 N |
2 | 4 N |
3 | 3.90 N |
Tabla l
Con la ayuda del transportador mida los ángulos α, β y γ, anótelos en la tabla ll
Tabla II
Angulo | Grados |
α | 158° |
β | 50° |
γ | 152° |
En una hoja blanca efectúe, gráficamente y compruebe analíticamente, la suma vectorial de las fuerzas, considerando los valores obtenidos en las tablas anteriores, de esta manera estaremos encontrando la fuerza resultante.
Método Gráfico R= ___-0.21____ (N)
Método Analítico R= ___1.13____ (N)
[pic 8]
[pic 9][pic 10]
[pic 11]
[pic 12][pic 13][pic 14]
[pic 15]
[pic 16]
Discusión.
¿Cuál es el cuerpo rígido en estudio? R= Disposición de los dinamómetros.
Cuando la argolla permanece inmóvil y concéntrica al eje del aparato, ¿se puede afirmar que está en equilibrio? R= si
¿Qué puede decir acerca del punto de aplicación de las fuerzas que actúan sobre la argolla? R= Gráficamente su sumatoria es aproximado a cero.
Concluimos que tenemos el caso de un cuerpo rígido sometido a la acción de fuerzas en equilibrio.
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