“Buscando el equilibrio”. Constancia y equilibrio del medio interno.
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Estática: Equilibrio de en un Cuerpo Rígido
Hilda Inés Almeida Ospino Rolando cuadro blanco
Jorge Luis Ayaso Estrada
Informe Laboratorio de Física Mecánica
FUNDACIÓN UNIVERSITARIA TECNOLÓGICO COMFENALCO FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE TECNOLOGIA EN CONTROL DE CALIDAD CARTAGENA DE INDIAS D. T. y C.
TABLA DE CONTENIDO
1. Introducción
2. Objetivo
3. Fundamento teórico
4. Procedimientos
5. Datos experimentales
6. Resultados
7. Conclusiones
8. Bibliografía
INTRODUCCIÓN
- El equilibrio es el estado de un sistema cuya configuración o propiedades macroscópicas no
cambian a lo largo del tiempo. Por ejemplo, en mecánica, un sistema está en equilibrio cuando la
fuerza total o resultante que actúa sobre un cuerpo y el momento resultante son nulos. En este
caso, la propiedad macroscópica del cuerpo que no cambia con el tiempo es la velocidad. En
particular, si la velocidad inicial es nula, el cuerpo permanecerá en reposo. El equilibrio mecánico
puede ser de tres clases: estable, indiferente o inestable. Si las fuerzas son tales que un cuerpo
vuelve a su posición original al ser desplazado, como ocurre con un tentetieso, el cuerpo está en
equilibrio estable. Si las fuerzas que actúan sobre el cuerpo hacen que éste permanezca en su
nueva posición al ser desplazado, como en una esfera situada sobre una superficie plana, el
cuerpo se encuentra en equilibrio indiferente. Si las fuerzas hacen que el cuerpo continúe
moviéndose hasta una posición distinta cuando se desplaza, como ocurre con una varita en
equilibrio sobre su extremo, el cuerpo está en equilibrio inestable.
- Para que haya equilibrio, las componentes horizontales de las fuerzas que actúan sobre un
objeto deben cancelarse mutuamente, y lo mismo debe ocurrir con las componentes verticales.
Esta condición es necesaria para el equilibrio, pero no es suficiente. Por ejemplo, si una persona
coloca un libro de pie sobre una mesa y lo empuja igual de fuerte con una mano en un sentido y
con la otra en el sentido opuesto, el libro permanecerá en reposo si las manos están una frente a
otra. (El resultado total es que el libro se comprime). Pero si una mano está cerca de la parte
superior del libro y la otra mano cerca de la parte inferior, el libro caerá sobre la mesa. Para que
haya equilibrio también es necesario que la suma de los momentos en torno a cualquier eje sea
cero.
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.
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:
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,
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.
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:
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.”
20
28
6
50
110
. .
50 .6 50 .20
28
a cm
b cm
c cm
Wr cm
Wc g
Wr c Wc aWd
b
cm cm cm cmWd
cm
18
28
14
25
235
. .
25 .14 23 .18
28
a cm
b cm
c cm
Wr cm
Wc g
Wr c Wc aWd
b
cm cm cm cmWd
cm
Objetivo Comprobar la primera y segunda condición de equilibrio.
Aprender a trazar el diagrama de cuerpo libre.
Estudiar el comportamiento de las fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas.
Establecer las condiciones necesarias para que un sistema se encuentre en equilibrio.
Materiales y equipos Juego de Dinamómetros.
Regla de 1 m de peso desconocido.
Juego de masas conocidas
masa desconocidas
2 m de curdas.
Soporte universal.
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
a)
b)
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