Estática: Equilibrio de Fuerzas (Laboratorio de Física) (página 2)

• Torque o momento de una
  fuerza: el torque o momento de una fuerza mide el
  grado de rotación respecto de un punto o eje de los
  cuerpos cuando sobre ella se aplican fuerzas
  externas.

Matemáticamente esta dada
por:

Cuya magnitud es:

O expresada también
mediante:

Donde se denomina brazo de la fuerza.

La segunda condición de
equilibrio (solo referida a rotaciones)
establece que la suma de los torque de las fuerza externas que
actúan sobre un cuerpo respecto a un eje O, debe ser nulo,
esto es:

Primera ley de Newton: se le puede llamar también
ley o principio de inercia."Si sobre un cuerpo no actúa
ninguna fuerza o, si actúan varias fuerzas, estas se
equilibran entre si, entonces dicho cuerpo, o esta en reposo, o
bien, en movimientos rectilíneo uniforme". Lo que en
términos matemáticos se expresa
así:

Reposo)

Tercera ley de Newton: reconocido
también por el nombre de la ley o principio de la acción
y reacción, se publico en el mismo año de la ley
anterior."Siempre que un cuerpo ejerce sobre otro una fuerza, que
llamaremos acción, el segundo actúa sobre el
primero con otra fuerza de igual intensidad, pero de dirección contraria, que llamaremos
reacción."

Observación: las fuerzas de acción
y reacción aparecen y desaparecen simultáneamente y
por actuar sobre cuerpos diferentes, no se equilibran entre
si.

Procedimientos

Construir el diagrama de
cuerpo libre en las figuras 1, 2,3 y hacer el diagrama de cuerpo
libre respectivo a cada una de las figuras.

Datos
experimentales

Hallando el diagrama del cuerpo libre:

• Figura1:

El D.C.L.

• 30º.12º.Figura 2:

El D.C.L.

• Figura 3:

El D.C.L.

Fig. 31.40.81000.9815º1.966015

Resultados

• Para cada una de las figuras 1 y 2,
  hallar

Figura 1:

Figura 2:

• Para la figura 3 ,hallar

Cuestionario

• Analice las siguientes figuras y diga si las
  fuerzas medidas en los cuerpos tiene equilibrio de
  traslación y/o rotación, el centro de giro es
  "O" punto medio de la viga.

FIG. (B)

FIG. (D)

Las figuras que son de traslación son la Fig. B y
la figura C ya que poseen mismas fuerzas y no tienen un sentido
de giro.

Y las figuras A y D tienen fuerzas opuestas y si pueden
producirse un rotación dando momentos en cualquier
punto.

• ¿Que entiende por fuerza?

Su nombre proviene de griego DINA, originalmente podemos
decir que se trata de una magnitud física tipo
vectorial, porque además de una intensidad (valor) posee
una dirección y un punto de aplicación.
Además es una forma de energía capaz de:

1.- iniciar un movimiento si
se aplica sobre un cuerpo en reposo;

2.- modificar un movimiento si se aplica sobre un cuerpo
en movimiento, pudiendo variar en su velocidad,
aumentándola o disminuyéndola, y variar su
dirección; y

3.- cesar un movimiento si se aplica sobre un cuerpo en
movimiento y en sentido contrario a este. Puede detener al cuerpo
en movimiento.

• De algunos ejemplos de fuerza y una breve
  descripción de cómo
  comprobarlos.

Factores que cambian la estructura o
el estado de
movimiento de objetos:

Fuerza por contacto: Es
aquella fuerza de rozamiento que se genera cuando un cuerpo
móvil choca con un cuerpo estático o en reposo
surgiendo un movimiento en este segundo cuerpo.

Fuerza a distancia: Es
aquella fuerza que surge por medio de la repulsión o
atracción que genera un cuerpo en movimiento hacia otro
que se localiza en reposo, la cual genera movimiento en este
segundo cuerpo. Por ejemplo las cargas eléctricas del
mismo signo se repelen haciendo que el cuerpo en reposo tenga
movimiento.

Fuerzas activas: Son
aquellas fuerzas de acción que se encuentran dentro de un
cuerpo en movimiento o en reposo, las cuales actúan para
llevar a cabo un desplazamiento.Fuerzas reactivas: Son aquellas
fuerzas de reacción que actúan dentro de un cuerpo
al recibir una fuerza externa contraria a su movimiento o
estado de
reposo.

Peso de un cuerpo: Es igual
a la fuerza gravitacional que ejerce dicho cuerpo sobre la
superficie de la tierra, en
otras palabras, es el producto de la
masa del cuerpo por la aceleración
gravitacional.

• Cuales son las diferencias entre masa y
  peso.

Características de masa:

• 1. Es la cantidad de materia que
  tiene un cuerpo.

• 2. Es una magnitud
  escalar.

• 3. Se mide con la
  balanza.

• 4. Su valor es constante, es
  decir, independiente de la altitud y latitud.

• 5. Sus unidades de medida son el
  gramo (g) y el kilogramo (Kg.).

• 6. sufre aceleraciones.

Características de peso:

• 1. Es la fuerza que ocasiona la
  caída de los cuerpos.

• 2. Es una magnitud
  vectorial.

• 3. Se mide con el
  dinamómetro.

• 4. Varía según su
  posición, es decir, depende de la altitud y
  latitud.

• 5. Sus unidades de medida en el
  S.I. son la DINA y el Newton.

• 6. produce
  aceleraciones

• Que efectos produce una fuerza.

Podemos encontrar cuatro Fuerzas
Fundamentales o interacciones que puede sufrir la materia y que
no pueden descomponerse en interacciones más
básicas. En la física moderna se consideran cuatro
campos de fuerzas como origen de todas las interacciones
fundamentales:* Interacción electromagnética:
actúa sobre todas las partículas con carga
eléctrica.* Interacción nuclear débil:
Transmitida por los bosones vectoriales.* Interacción
nuclear fuerte: Transmitida por los gluones.* Interacción
gravitatoria o Gravitación: Transmitida por el
gravitón (partícula aún no descubierta).Al
realizarse la fuerza se produce o realiza el movimiento de
cualquier objeto en el que la fuerza esta aplicada

• ¿Qué es un diagrama de cuerpo
  libre?

Un diagrama de cuerpo libre es el grafico de un grupo de
cuerpos (sistema
físico) de un cuerpo o de una parte de aquel, que se
representa aislado de su medio original y en donde se muestran
todas las fuerzas externas que actúan sobre él,
tales como su peso, las fuerzas aplicadas visibles, las
reacciones, la fricción y la tensión y
comprensión si se hacen cortes imaginarios.

El D.C.L

El D.C.L

El D.C.L

• ¿Qué es una cupla o par de
  fuerzas?

Al abrir un caño, se utiliza una llave de ruedas,
estamos aplicando una cupla. Llamaremos cupla, a aquel par de
fuerzas de igual intensidad y direcciones opuestas, que al
aplicarse sobre un mismo cuerpo le produce o pretende producir un
giro.

Toda cupla tiene un momento (C) que viene dado por la
siguiente relación:

• Que es un cuerpo rígido.

Cuando un cuerpo rígido está en reposo o
en movimiento rectilíneo a velocidad constante, relativo a
un sistema de referencia, se dice que dicho cuero
está e equilibrio estático. Para tal cuerpo tanto
la aceleración lineal de su centro de masa como su
aceleración angular relativa a cualquier punto son nulas.
Obviamente este estado de equilibrio estático tiene su
fundamento en la primera Ley de Newton, cuyo enunciado es: " Todo
cuerpo en estado de reposo o de movimiento rectilíneo
uniforme, permanece en dicho estado, a menos que sobre ella
actúe una fuerza"

• Cuando un cuerpo se encuentra en
  equilibrio.

Se dice que un cuerpo esta en equilibrio si este
permanece en reposo o en movimiento con velocidad
constante.

• Explique el teorema de Lami. De un ejemplo de su
  paliación.

Llamado también el teorema de las tres fuerzas,
fue enunciado por el religioso Bernard Lami (1645-1716) el
año 1687 y establece que:"si un cuerpo esta en equilibrio
debido a la acción de tres fuerzas, estas deberían
ser…"

1.- coplanares y concurrentes.

2.- una de ellas será igual pero opuesto a la
resultante de las otras dos.

3.- el módulo de cada fuerza será
directamente proporcional en con el seno del ángulo que se
opone a su correspondiente dirección.

De la figura deducimos, por la ley de los
senos:

Observaciones

• Se comprobó la primera y segunda ley de
  equilibrio que teóricamente se pudo aprender y que en
  la práctica si no se toman datos exactos ni precisos
  no se pueden obtener resultados exactos .

• La sumatoria de momentos en ambos brazos
  debería de ser cero pero influye mucho en la toma de
  datos y la gravedad en el lugar donde se encuentra al momento
  de tomar los datos experimentales

Conclusiones

Después de haber estudiado y analizado diferentes
ejemplos reales de equilibrio, podemos llegar a la
conclusión de que en todo cuerpo y en todo momento y a
cada momento están interactuando diferentes tipos de
fuerza, las cuales ayudan a los cuerpos a realizar determinados
movimientos o, a mantenerse en estado de equilibrio, ya sea
estático o dinámico.

Bibliografía

• Al varenga, Beatriz Física I

• Goldemberg Física fundamental T-I

• Negro Física experimental

• Física – Maiztegui &
  Sabato – Edición 1

• Revista Investigación y Ciencia
  – Jean Michael & É. Kierlik – Julio
  2002

• Física, Curso Elemental:
  Mecánica – Alonso Marcelo

• Física – Wilson
  Jerry

• Cuestiones de Física –
  Aguilar Jsement

• Física Tomo I – Serway
  Raymond

• Dinámica II: Mecánica
  Para Ingeniería y sus Aplicaciones – David J.
  MacGill & Wilton King

• Michel Valero Física Fundamental
  Vol.-1

• Alonso –Finn Física Vol.-1

• Sears –Zemansky –Young Física
  Universitaria

• http://fisica.usach.cl/~lhrodrig/fisica1/estatica.pdf

Autor:

Víctor Acasio Quispe

Profesor: Lic. Bustamante Rodríguez,
Jaime

19 de mayo del 2009

AYACUCHO – PERÚ

Universidad Nacional de San Cristóbal de
Huamanga

Facultad de Ingeniería de Minas, Geología y
Civil

Escuela de Formación Profesional de
Ingeniería en Minas