Estática: Equilibrio de Fuerzas (Laboratorio de Física)

1. Objetivo
2. Materiales y
   equipos
3. Fundamento
   teórico
5. Datos
   experimentales
6. Resultados
7. Cuestionario
8. Observaciones
9. Conclusiones
10. Bibliografía

Objetivo

• Comprobar la primera y segunda condición de
  equilibrio.

• Aprender a trazar el diagrama de cuerpo
  libre.

Materiales y
equipos

• Juego de
  Dinamómetros.

• Regla graduada milimetrada.

• Limbo graduado o
  transportador.

• Juego de masas.

• Poleas.

• Hilos o cuerdas.

• Barras o vigas de madera.

• Soporte Leybold.

Fundamento
teórico

• Ley de inercia de
  Newton: todo cuerpo permanece en el estado de reposo
  o en el estado de movimiento con velocidad constante, siempre
  que no exista agente externo (fuerza) capaz de modificar
  dichos estados.

• Fuerza: es todo aquello
  capaz de modificar el estado original de los cuerpos. estas
  fuerzas pueden ser de acción directa (fuerza externa
  aplicada directamente sobre un cuerpo) o de acción a
  distancia (como por ejemplo las fuerzas gravitacionales,
  electromagnéticas, fuertes y
  débiles).

• Equilibrio: se dice que
  un cuerpo esta en equilibrio si este permanece en reposo o en
  movimiento con velocidad constante. Un cuerpo se encuentra en
  equilibrio cuando no sufre cambio ni en su estado de reposo
  ni en su movimiento de traslación ni en el de
  rotacion. en consecuencia se dice que un cuerpo esta en
  equilibrio:

1.- cuando esta en reposo o se mueve con
movimiento
uniforme; y

2.- cuando no gira o lo hace con velocidad
constante.

• Condiciones de
  equilibrio:

• Equilibrio de una
  partícula: La condición necesaria y
  suficiente para que una partícula permanezca en
  equilibrio (en reposo) es que la resultante de las fuerzas
  que actúan sobre ella sea cero.

Naturalmente con esta condición la
partícula podría también moverse

Con velocidad constante, pero si
está inicialmente en reposo la anterior es una
condición necesaria y suficiente.

• Equilibrio de un cuerpo
  rígido: En el desarrollo de la estática
  consideraremos situaciones de equilibrio de cuerpos
  rígidos, es decir que no se deforman. En rigor no
  existen cuerpo sin deformables, de manera que la
  aplicación de las leyes de la estática es una
  aproximación que es buena si las deformaciones son
  despreciables frente a otras dimensiones del problema. El
  tema de la estática de cuerpos deformable es el tema
  de otros cursos.

Si el cuerpo rígido permanece en
equilibrio con
el sistema de
fuerzas exteriores aplicado, entonces para que todas las
partículas estén en equilibrio es suficiente que
tres de sus partículas no colineales estén en
equilibrio. Las demás no pueden moverse por tratarse de un
cuerpo rígido. Las condiciones bajo las cuales un cuerpo
rígido permanece en equilibrio son que la fuerza externa
resultante y el torque externo resultante respecto a un origen
arbitrario son nulos, es decir:

Siendo O un punto arbitrario. De acuerdo
a

Se constata que entonces el torque
resultante es cero respecto a cualquier punto.

La primera condición de
equilibrio (solo referida a traslaciones) un cuerpo se
encuentra en equilibrio de traslación (velocidad cero o
constante) cuando la suma total establece que la fuerza neta o
resultante de un conjunto de fuerzas que actúan sobre un
cuerpo debe ser nula, esto es:

O en términos de sus
componentes: