equilibrio

LABORATORIO DE FSICA GENERAL 10 Edicin DAFI FCF UNMSM

EXP. N 04 EQUILIBRIO 21

EEQQUUIILLIIBBRRIIOO

EXPERIENCIA N 04

I. OBJETIVOS

Investigar sobre las condiciones para que un sistema se encuentre en equilibrio Investigar el comportamiento de las fuerzas concurrentes y las fuerzas paralelas

II. EQUIPOS Y MATERIALES

2 Soportes universales 2 Clamps o agarraderas 2 Poleas 1 Balanza 3 Portapesas con pesas 2 Dinammetros 1 Regla de madera de 1 metro 1 Cuerda

III. FUNDAMENTO TERICO

Para que un cuerpo rgido se encuentre en equilibrio mecnico, debe de estar en:

a) EQUILIBRIO DE TRASLACIN Un cuerpo se encuentra en equilibrio de traslacin cuando la resultante de las fuerzas que lo afectan es cero. Un cuerpo en equilibrio de traslacin puede estar en reposo ( 0) al que se le denomina equilibrio esttico, movindose a velocidad constante o tambin llamado equilibrio cintico.

0 Teorema de Lami Un cuerpo sometido a la accin de tres fuerzas se encontrar en equilibrio de traslacin si estas son coplanares, concurrentes y la resultante de dos de ellas es igual en mdulo pero opuesta a la tercera.

sin

sin

sin

b) EQUILIBRIO DE ROTACIN

Un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotacin cuando est en reposo o girando con velocidad angular constante y ello es cuando la suma de todos sus momentos es nula. Para verificar que se cumple esta condicin se realizan los siguientes pasos: 1) Identificar todas las fuerzas aplicadas sobre el cuerpo. 2) Escoger un punto de giro respecto al cual se analizarn los momentos de fuerzas.

Nota



3) Encuentra cada uno de los momentos de fuerzas respecto al punto de giro escogido. 4) Realiza la suma de torques1 e igualar a cero.

0

Tenga en cuenta que esta formulacin es vlida slo en el caso de fuerzas coplanares. Es decir, este no es un problema tridimensional. La suma de los momentos de fuerzas respecto a cualquier punto, dentro o fuera del cuerpo debe ser nulo.

Ejemplos: Sea un cuerpo rgido en forma de varilla, de peso despreciable. En la Figura 1, la fuerza resultante sobre el cuerpo es nula; pero el momento de fuerza respecto a su centro es 2Fd. Donde, d es la distancia desde el punto de aplicacin de las fuerzas (F y - F) al centro de la viga. En este caso la varilla no variar su posicin aunque tender a girar de manera anti horaria.

En la Figura 2, la fuerza resultante es 2F y el momento de fuerza respecto a su centro es nulo. Por lo tanto existe un equilibrio de rotacin pero no de traslacin. En este caso la varilla asciende verticalmente sin rotar.

La Figura 3, muestra la varilla en equilibrio tanto de traslacin como de rotacin; por lo tanto la varilla se encuentra en reposo "absoluto" respecto a su sistema de referencia.

IV. PROCEDIMIENTO

MONTAJE 1

Monte el equipo tal como se muestra en el diseo experimental de la figura 4.

Suspenda en los extremos de la cuerda bloques de pesos

diferentes y , y en el centro un bloque de peso tal que . Deje que el sistema se estabilice. Recuerde que debe cumplirse la ley de la desigualdad de los lados del tringulo: Un lado es menor que la suma de los otros dos y mayor que su diferencia.

1. Marque en un papel las direcciones de las tensiones de las cuerdas.

2. Retire el papel y anote en cada lnea los valores de los

1 Es la magnitud fsica de tipo vectorial que nos indica la capacidad de una fuerza para producir rotacin sobre un cuerpo rgido.

d

Figura 1

F

F

Figura 2

F F

Figura 4



pesos correspondientes ,. _______________; _______________; _______________.

En el papel complete el paralelogramo con una escala conveniente para los valores de

y . Concuerda su resultado por el mtodo grfico con el cuerpo ?

3. Coloque tres bloques de igual peso y mida los ngulos: , y que se forman alrededor del punto.

= = = Concuerdan con el valor terico de 120? Justifique su respuesta.

...

4. Coloque las tres pesas que estn en relacin 3 : 4 : 5.

Mida los ngulos que se formen y verifique que el ngulo sea 90.

5. Ahora coloque las pesas en relacin de 12: 13: 5?

MONTAJE 2

Monte el equipo como se muestra en la figura.

Ubique los dinammetros en los lugares 10cm y 70cm de la regla de madera. Anote las lecturas de cada dinammetro.

____________; _____________.

1. Coloque en el centro de gravedad de la regla un bloque de masa 400g y anote las lecturas en cada dinammetro.

____________;

_____________.

2. Ubique el bloque de peso a 30cm del primer dinammetro y anote las lecturas de ambos.

____________;

_____________.

3. Adicione un bloque de masa 200g a 10cm del segundo dinammetro y anote las lecturas de ambos.

____________;

_____________.



Son iguales las lecturas en los dinammetros en los pasos 2 y 3? Por qu?

V. EVALUACIN

1. Qu diferencias hay entre fuerza resultante y fuerza equilibrante?

2. Encuentre tericamente el valor de la equilibrante por cada uno de los tres mtodos siguientes: ley de Lamy, ley del coseno y por descomposicin rectangular. Compare las magnitudes obtenidas por estos tres mtodos con las medidas utilizando el error porcentual total. (Montaje 1).

..

3. En el montaje 2, calcule tericamente las reacciones en los puntos de suspensin para los pasos 1, 2 y 3 y compare con las lecturas en los dinammetros.

..

...

4. Que observa de las fuerzas que actan sobre la regla?

VI. CONCLUSIONES

EXP. N 04 EQUILIBRIO FECHA:

VB del Profesor

ALUMNO: MATRCULA:

equilibrio

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