7/23/2019 Practica de Fuerzas en Equilibrio

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FUERZAS EN EQUILIBRIO

I. OBJETIVOS.

1.1. Determinar las condiciones del equilibrio esttico de las fuerzas,

usando una mesa de fuerzas para demostrarlo de manera

prctica.1.2. Estudiar el efecto de fuerzas que actan sobre partculas.

II. EQUIPOS NESESARIOS.

2.1. Mesa de Fuerzas.

2.2. Pesas y portapesas.

2.3. Calculadora.

2.4. Nivel de burbuja

III. MARCO CONCEPTUAL Y CONCEPTUAL.

3.1. Vector.Un vector es una cantidad que tiene tanto magnitud como direccin. En

esttica, las cantidades vectoriales encontradas con frecuencia son

posicin, fuerza y momento.

Un vector se representa grficamente por medio de una flecha, la cual

se usa para definir su magnitud, direccin y sentido. La magnitud del

vector es la longitud de la flecha, la direccin es definida por el nguloentre un eje de referencia y la lnea de accin de la flecha, y el sentido

queda indicado por la cabeza de la flecha. Por ejemplo, el vector A

mostrado en la figura (3.1) tiene una magnitud de 4 unidades, una

direccin de 20 medida en sentido contrario al de las manecillas del

reloj desde el eje horizontal, y un sentido que es hacia arriba y hacia la

derecha. El punto O se llama la cola del vector y el punto P la punta o

cabeza del vector.

Fig.3.1

3.2. Es ttic a del punt o

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Una partcula estar en equilibrio siempre que est en reposo si

originalmente estaba en reposo, o siempre que tenga una velocidad

constante si originalmente estaba en movimiento. Sin embargo, ms a

menudo, el trmino "equilibrio" o, ms especficamente, "equilibrio

esttico" se usa para describir un objeto en reposo. Para mantener el

equilibrio, es necesario satisfacer la primera ley del movimiento de

Newton, la cual requiere que la fuerza resultante que acta sobre una

partcula sea igual a cero. Esta condicin puede ser establecida

matemticamente como

dnde :F es el vector suma de todas las fuerzas que actan sobre lapartcula.

La ecuacin (1) no slo es una condicin necesaria para el equilibrio,

tambin es una condicin suficiente. Esto es una consecuencia de la

segunda ley del movimiento de Newton, la cual puede escribirse como

F = ma. Como el sistema de fuerzas satisface la ecuacin (1), entonces

ma = O, Y por tanto la aceleracin de la partcula a = O. En

consecuencia, la partcula se mueve con velocidad constante o

permanece en reposo.

3.3. Produ cto pun to.

El producto punto de los vectores A y B, escrito A B, Y ledo "A punto

B", se define como el producto de las magnitudes de A y B Y el coseno

del ngulo () entre sus colas, figura 3.2 .

Fig3.2

Expresado como ecuacin:

IV. METODOLOGIA.

a. Considerar tres fuerzas coplanares en equilibrio F1, F2 y F3. Laprimer fuerza (F1) ubicada en el segundo cuadrante, F2 en el

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primer cuadrante y F3 en el eje de las y con sentido negativo.(verFigura 4.1).

Fig.4.1

b. Proponer el valor de las tres fuerzas iguales (Caso1),

considerando 6 pesas de 100gr y 6 de 50gr. Ejemplo: F1=100gr,

F2=100gr, F3=100gr.

c. Conociendo el valor de las tres fuerzas, calcular los ngulos a y b

para que el sistema de fuerzas se mantenga en equilibrio (R=0),

usando las leyes de los senos y cosenos.

d. Determine el ngulo entre F1 y F2. Regstrelo como 1 en la Tabla

4.1.

e. Dibuje las tres fuerzas, usando una escala apropiada acorde a su

magnitud. Determine las componentes de F1 y F2 conociendo los

ngulos con la vertical (por ende se conocen los ngulos con la

horizontal). Utilice el producto punto para calcular el ngulo.

Regstrelo como 2 en la Tabla 4.1.

f. Registre sus clculos en la parte posterior a la hoja y ordene sus

resultados en la Tabla 4.1.

g. Proponer F1 y F2 iguales entre s y sumadas iguala a F3 (Caso2).

Ejemplo: F1=100, F2=100, F3=200.h. Repita los pasos c,d, e y f para ste caso.

i. Proponer dos fuerzas diferentes F1 y F2 que su suma sea mayor

a F3 (Caso3). Considerar adems de las pesas el portapesas

para adicionarlo al valor de las fuerzas y evitar errores.

j. Repita los pasos c,d, e y f para ste caso.

Tabla 4.1: Registro de Mediciones y Clculos.

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k. Compare 1 y 2, debern coincidir porque se trata del mismo

ngulo.

l. Instale la Mesa de Fuerzas tal como aparece en la Figura 4.2,

asegrese de nivelarla.

Figura 4.2.- Mesa de Fuerzas.

m. Coloque las fuerzas correspondientes al Caso1 y encuentre los

ngulos de las fuerzas moviendo las poleas. Verifique que existeel equilibrio, cuando la argolla que sostiene las tres fuerzas se

encuentra centrada a la mesa.

n. Repita el paso (m) con el Caso2 y Caso3. S en cada caso se

encuentra el equilibrio la prctica ha terminado, de no ser as

calcule de nuevo los ngulos y corrija el error.

o. Comente sus resultados y escriba sus conclusiones.

F1 F2 F3 a b 1 bCASOS

FUERZAS( gr.) ANGULOS