REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENZAUNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADANUCLEO: CHUAO

Equilibrio del cuerpo rgido

PROFESOR: HENRY CRISTANCHO INTEGRANTES: ERIKA ARRIETA WISMAILYS MARTINEZ MARIA QUIJADA

CARACAS, OCTUBRE DE 2015

INDICEINTRODUCCION...3MARCO TEORICO4,12PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL..12,13 ANEXOS...14,15CONCLUCION..16BIBLIOGRAFIA17

INTRODUCCINCuando un cuerpo rgido se encuentra en movimiento, ya sea nicamente rotando o trasladndose y rotando a la vez, el movimiento no puede ser analizado como si este cuerpo se tratara de una partcula, como se han considerado a los cuerpos hasta ahora. No se puede hacer esta consideracin debido a que en cualquier instante diferentes partes del cuerpo tienen velocidades y aceleraciones lineales diferentes.La forma de describir su movimiento es considerado que el cuerpo rgido est formado por un gran nmero de partculas, cada una con su respectiva velocidad y aceleracin lineal. Cuerpo rgido significa que no se deforma a lo largo del movimiento, que las posiciones de las partculas con respecto a un punto (cualquiera) del cuerpo no cambian

MARCO TEORICO

Definicin de cuerpo rgidoUncuerpo rgidoes aquel cuya forma no vara pese a ser sometido a laaccindefuerzasexternas. Eso supone que la distancia entre las diferentes partculas que lo conforman resultainvariablea lo largo del tiempo.El cuerpo rgido es un modelo ideal que se utiliza para realizarestudios de cinemtica y de mecnica. Sin embargo, en la prctica, todos loscuerposse deforman, aunque sea de forma mnima, al ser sometidos al efecto de una fuerza externa. Por lo tanto, las mquinas y las estructuras reales nunca pueden ser consideradas absolutamente rgidas.La Cinemtica podemos establecer que es una rama cientfica, concretamente enmarcada dentro del campo de la Fsica, que tiene como objeto de estudio lo que son los movimientos de los cuerpos, sin tener en consideracin lo que son las presiones o fuerzas a las que se ven sometidos.Asimismo es importante resaltar el hecho de que la mencionada disciplina cientfica desarrolla sus estudios y anlisis teniendo tres pilares fundamentales para ello. Estos no son otros que el tiempo, el espacio y el mvil. Todo ello da lugar a que posteriormente se trabaje con lo que es el movimiento rectilneo uniformemente acelerado, el movimiento armnico simple, el movimiento rectilneo, el movimiento circular o el movimiento parablico, entre otros.Mientras, por su parte, la citada Mecnica lleva a cabo tambin el estudio del movimiento de los cuerpos pero tambin el reposo de los mismos. Dos cuestiones en las que s estudia tambin lo que son las fuerzas que actan sobre aquellos.El estudio de las poleas es uno de los campos de trabajo fundamentales dentro de esta citada rama cientfica que nos encontramos con el hecho de que cuenta a su vez con varias ramificaciones. De esta manera, existe la mecnica cuntica relativista, la mecnica relativista, la mecnica cuntica y la mecnica clsica. Esta ltima se divide en dos: la mecnica estadstica y la mecnica de medios continuos.En concreto la ltima de todas las expuestas es aquella que se centra en estudiar a fondo lo que es la acstica, los slidos deformables y los fluidos.Existen distintos modos de movimiento de un cuerpo rgido. Latraslacinconsiste en el traslado del cuerpo, de manera que, en cada instante, las partculas que lo forman mantienen la misma velocidad yaceleracin.Con larotacin, las partculas se mueven en relacin a un eje con la misma velocidad y aceleracin angular.Cuando la traslacin y la rotacin se combinan, aparece elmovimiento general, que es estudiado a partir de la traslacin y la rotacin del centro de masa.Los especialistas suelen estudiar el efecto de las fuerzas ejercidas sobre el cuerpo rgido para determinar cmo puede reemplazarse unsistema de fuerzaspor otro equivalente que sea ms simple. Para esto, se basan en la suposicin de que el efecto de la fuerza permanece sin cambios mientras la fuerza se mueva en su lnea de accin, lo que significa que las fuerzas pueden ser representadas porvectores deslizantes.Entre los conceptos fundamentales para estos estudios, se encuentran el momento de la fuerza respecto a su eje y el momento de la fuerza respecto a un punto, que permiten concretar distintos clculos.

Condiciones de Equilibrio de un Cuerpo Rgido.

Cuando un cuerpo rgido est en reposo o en movimiento rectilneo a velocidad constante, relativo a un sistema de referencia, se dice que dicho cuero est e equilibrio esttico. Para tal cuerpo tanto la aceleracin lineal de su centro de masa como su aceleracin angular relativa a cualquier punto son nulas. Obviamente este estado de equilibrio esttico tiene su fundamento en la primera Ley de Newton, cuyo enunciado es: " Todo cuerpo en estado de reposo o de movimiento rectilneo uniforme, permanece en dicho estado, a menos que sobre ella acte una fuerza" .Condiciones de EquilibrioLas condiciones para que un cuerpo rgido se encuentre en equilibrio son:Primera Condicin de Equilibrio:(Equilibrio de traslacin)La suma vectorial de todas las fuerzas que actan sobre el slido es igual a cero. Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante; es decir cuando la aceleracin lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial. = `D1 + `F2 +`F3 +..... + `FN = 0 En esta ecuacin de equilibrio no aparecen las fuerzas internas ya que ellas se cancelan mutuamente en pares debido a la tercera Ley de Newton. Si las fuerzas estuvieran en el espacio, la ecuacin anterior ha de ser expresada por las siguientes relaciones:= F1x + F2x + F3x +. + Fx = 0= F1y + F2y + F3y +..... + FNy = 0= F1z + F2z + F3z +..... + FNz = 0Obviamente en dos dimensiones (o sea en el plano) tendramos solamente dos ecuaciones y en una dimensin se tendra una nica ecuacin.Segunda Condicin de Equilibrio: (Equilibrio de rotacin) La suma vectorial de todos los torques o momentos de las fuerzas que actan sobre el cuerpo, relativos a cualquier punto dado, sea cero. Esto ocurre cuando la aceleracin angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.Si todas las fuerzas estuvieran en el plano XY, la ecuacin de equilibrio anterior se reducira a la simple expresin algebraica: `tiz = `t1z +`t2z +`t3z + .... + `tnz = 0Donde los momentos son paralelos o colineales con el eje Z.Para que se cumpla la segunda condicin de equilibrio se deben realizar los siguientes pasos:1.Se identifica todas las fuerzas aplicadas al cuerpo.2. Se escoge un punto respecto al cual se analizar el torque.3. Se encuentran los torques para el punto escogido4.Se realiza la suma de torques y se iguala a cero.Hay que tener en cuenta, que lo expuesto anteriormente se refiere slo al caso cuando las fuerzas y las distancias estn sobre un mismo plano. Es decir, no es un problema tridimensional. La suma de los torques respecto a cualquier punto, dentro o fuera del cuerpo debe ser igual a cero.Centro de gravedadEl denominado centro de gravedad es el centro de simetra de masa, donde se intersecan los planos sagital, frontal y horizontal. En dicho punto, se aplica la resultante de las fuerzas gravitatorias que ejercen su efecto en un cuerpo.Cabe destacar que el centro de gravedad no se corresponde necesariamente con un punto de masa determinado del cuerpo. Si se trata de un cubo sin nada dentro, por ejemplo, su centro de gravedad no pertenecer al cuerpo.El centro de masa (el punto geomtrico que acta como si fuera afectado por la resultante de las fuerzas externas al sistema) slo concuerda con el centro de gravedad si el campo gravitatorio es uniforme por la accin de un vector de magnitud y direccin constante.El centro geomtrico o centroide, por otra parte, concuerda con el centro de masa si el cuerpo tiene densidad uniforme (y, por lo tanto, es homogneo) o si la proporcin de la materia del sistema es simtrica.En el cuerpo humano, el centro de gravedad se halla en la pelvis, anterior al sacro. Cabe mencionar que las mujeres poseen este punto ms abajo que los hombres, ya que su pelvis y sus muslos pesan ms, y que sus piernas tienen una extensin menor. Se conoce con el nombre de lnea de gravedad a aqulla que atraviesa verticalmente el centro de gravedad, y que depende de la posicin de este ltimo. A grandes rasgos, es correcto decir que si la postura es adecuada, esta lnea atraviesa las vrtebras cervicales medias y lumbares medias, as como el frente de las vrtebras dorsales. Al caminar normalmente, el centro de gravedad se mueve verticalmente en ambas direcciones. El punto de mayor altura se da cuando la extremidad que lleva el peso se encuentra en el centro de su fase de apoyo; el ms bajo, en cambio, tiene lugar cuando el apoyo es doble, o sea, cuando los dos pies se encuentran tocando el suelo. En un adulto masculino, se puede decir que el punto medio es de 5 cm, aproximadamente. Durante este desplazamiento, la lnea que sigue el centro de gravedad no presenta cambios drsticos, sino que es suave y fluida.Cuando se produce la transferencia del peso entre las dos piernas, la pelvis y el tronco de desvan lateralmente, hacia el lado en el cual el peso del cuerpo se apoya. Adems del desplazamiento vertical que sufre el centro de gravedad, tambin se mueve de lado a lado y el promedio es nuevamente 5 cm. Estos movimientos laterales se ven limitados por el apoyo medio de cada extremidad. As como en el caso anterior, las curvas no son abruptas.A lo largo de la fase de apoyo, en cuanto el taln hace contacto, la rodilla comienza a flexionarse y esto se prolonga hasta la alcanzar los 20 grados, aproximadamente.Torque o Momento de una fuerzaCuando se aplica una fuerza en algn punto de un cuerpo rgido, dicho cuerpo tiende a realizar un movimiento de rotacin en torno a algn eje. Ahora bien, la propiedad de la fuerza aplicada para hacer girar al cuerpo se mide con una magnitud fsica que llamamos torque o momento de la fuerza.Entonces, se llama torque o momento de una fuerza a la capacidad de dicha fuerza para producir un giro o rotacin alrededor de un punto. En el caso especfico de una fuerza que produce un giro o una rotacin, muchos prefieren usar el nombre torque y no momento, porque este ltimo lo emplean para referirse al momento lineal de una fuerza.Para explicar grficamente el concepto de torque, cuando se gira algo, tal como una puerta, se est aplicando una fuerza rotacional. Esa fuerza rotacional es la que se denomina torque o momento. Cuando empujas una puerta, sta gira alrededor de las bisagras. Pero en el giro de la puerta vemos que intervienen tanto la intensidad de la fuerza como su distancia de aplicacin respecto a la lnea de las bisagras. Entonces, considerando estos dos elementos, intensidad de la fuerza y distancia de aplicacin desde su eje, el momento de una fuerza es, matemticamente, igual al producto de la intensidad de la fuerza (mdulo) por la distancia desde el punto de aplicacin de la fuerza hasta el eje de giro.Expresada como ecuacin, la frmula esM = F d Cuando se ejerce una fuerza F en el punto B de la barra, la barra gira alrededor del punto A. El momento de la fuerza F vale M = F d

Donde M es momento o torqueF = fuerza aplicadad = distancia al eje de giroEl torque se expresa en unidades de fuerza-distancia, se mide comnmente en Newton metro (Nm).Si en la figura de la izquierda la fuerza F vale 15 N y la distancia d mide 8 m, el momento de la fuerza vale:M = F d = 15 N 8 m = 120 NmLa distancia d recibe el nombre de brazo de la fuerza. Una aplicacin prctica del momento de una fuerza es la llave mecnica (ya sea inglesa o francesa) que se utiliza para apretar tuercas y elementos similares. Cuanto ms largo sea el mango (brazo) de la llave, ms fcil es apretar o aflojar las tuercas.Con este ejemplo vemos que el torque y la fuerza estn unidos directamente.Para apretar una tuerca se requiere cierta cantidad de torque sin importar el punto en el cual se ejerce la fuerza. Si aplicamos la fuerza con un radio pequeo, se necesita ms fuerza para ejercer el torque. Si el radio es grande, entonces se requiere menos fuerza para ejercer la misma cantidad de torque.Apoyos simples y poleasApoyo simple: Es un contacto puntual sin razonamiento, directo o mediante un dispositivo intermediario, del solido rgido con una curva de apoyo. Es una ligadura simple, ya que ejerce una sola coaccin sobre el slido rgido al impedir su traslacin en la direccin perpendicular a la de desplazamiento sobre la curva de apoyo y el giro alrededor del punto de apoyo. Su accin se sustituye por una fuerza de direccin conocida y modulo y sentido desconocidos.Polea: forma parte de las denominadasmquinas simples. Est formada por unaruedamvil alrededor de uneje, que presenta un canal en su circunferencia. Por esa garganta atraviesa unacuerda, en cuyos extremos accionan laresistenciay lapotencia.La polea, de este modo, permite transmitir unafuerzay ayuda a movilizar un peso. Por ejemplo:Los albailes han instalado una polea para subir los materiales a la planta alta,Tendramos que idear un sistema de poleas para poder mover estas cajas,Los bomberos armaron una polea y, de este modo, lograron rescatar al caballo que estaba atrapado en el pantano.Los elementos de una polea son larueda(tambin conocida simplemente como polea) con una circunferencia en la que aparece el canal (que puede denominarse comogarganta); lasarmas(la armadura que rodea a la polea y que tiene un gancho en su extremo); y eleje(que puede ser solidario a la rueda o estar unido a las armas).Cuando las armas quedan suspendidas en un punto especfico y no experimentan ningnmovimientode traslacin, se habla de unapolea fija. En cambio, si las armas se mueven verticalmente durante el uso, la clasificacin corresponde a unapolea mvil.Las poleas tambin pueden actuar de modo independiente (polea simple) o en conjunto con otras poleas (polea combinadaopolea compuesta). El diseo ms frecuente de la polea compuesta se conoce comopolipasto: en este caso, las poleas se reparten en dos conjuntos (uno mvil y el otro fijo) y en cada conjunto se instala una cantidad arbitraria de poleas. De acuerdo a este mecanismo, al grupo mvil se le une lacarga.

Tipos de poleas

Poleas simples: esta clase de poleas se utiliza para levantar una determinada carga. Cuenta con una nica rueda, a travs de la cual se pasa la soga. Las poleas simples direccionan de la manera ms cmoda posible el peso de la carga.Existen dos tipos de poleas simples:Poleas fijas: consiste en un sistema donde la polea se encuentra sujeta a la viga. De esta manera, su propsito consiste en direccionar de forma distinta la fuerza ejercida, permitiendo la adopcin de una posicin estratgica para tirar de la cuerda.Las poleas fijas no aportan ninguna ventaja mecnica. Es decir, la fuerza aplicada es igual a la que se tendra que haber empleado para elevar el objeto sin la utilizacin de la polea.

Poleas mviles: esta clase de poleas son aquellas que estn unidas a la carga y no a la viga, como el caso anterior. Se compone de dos poleas: la primera esta fija al soporte mientras que la segunda se encuentra adherida a la primera a travs de una cuerda.Las poleas mviles permiten multiplicar la fuerza ejercida, debido a que el objeto es tolerado por las dos secciones de la soga. De esta manera, la fuerza aplicada se reduce a la mitad. Y la distancia a la que se debe tirar de la cuerda es del doble.

Poleas compuestas:el sistema de poleas compuestas se utiliza con el propsito de alcanzar una amplia ventaja de carcter mecnico, levantando objetos de gran peso con un esfuerzo mnimo. Para su ejecucin se emplean poleas fijas y mviles. Con la primera se cambia la direccin de la fuerza a realizar. El sistema de poleas mviles ms comn es el polipasto, cuyas caractersticas se detallan a continuacin:

Polipasto o aparejo: en este sistema las poleas estn ubicadas en dos conjuntos, en el primero se encuentran las poleas fijas y en el segundo las mviles. El objeto o la carga se acopla al segundo grupo. Los polipastos cuentan con una gran diversidad de tamaos. Aquellos ms diminutos son ejecutados a mano, mientras que los de mayor tamao cuentan con un motor.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

P1T1T2P2

m1=m2 y p1=p2DCL de m1

n F=T1-P1 sen()= m1 sen

DCL DE m2

T2 F= t2-t2= m2

P2

TT T1T T1

T2 R= Rt2-Rt1= I

= R(T2-T1)=1/2 mpr2 ()I= mpR2 t2-t1= mpt1-p1 sen ()= m1p2-t2= m2t2-t1=

p2-p1 sen()= m1 m2+m)ANEXOS

cuerpo rigido

Gravedad Polea

Momento de una fuerza

CONCLUSIN

Una vez cumplido nuestros objetivos, pudimos comprobar las teoras estudiadas y demostrar cun verdaderas son, sin embargo hay que tener l cuenta que la fsica no es una ciencia nueva, sino, que ha venido siendo estudiada desde hace muchos siglos por diversos fsicos, cientficos, bilogos, etc. La fsica es una ciencia terica, que se basa en estudios experimentales y de la misma manera que todas las ciencias, busca que sus conclusiones que puedan ser verificables mediante experimentos, practica y que la teora pueda realizar predicciones de experimentos futuros. Dada la amplitud del campo de estudio de la fsica, as como su desarrollo histrico en relacin a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la qumica y a la biologa, adems de explicar sus fenmenos como ya lo habamos mencionado.El cuerpo rgido, centro de gravedad momento de una fuerza y apoyos simples y poleas se clasifican en diferentes movimientos, el movimiento es parte fundamental de la gravedad y momento de una fuerza en fsica muy importante y con gran importancia practica pues estudia el movimiento de las poleas y objetos con los que nos relacionamos en nuestra vida diaria Como sntesis la fsica en su intento de describir las formulas y practicas naturales con exactitud y veracidad ha llegado a lmites impensables, nuestro conocimiento actual abarca desde la descripcin de partculas fundamentales microscpicas, y gracias a Leyes de Newton pudimos concretar nuestro informe propuesto

BIBLIOGRAFIALee todo en: Definicin de cuerpo rgido - Qu es, Significado y Concepto http://definicion.de/cuerpo-rigido/#ixzz3nttzxAKbLee todo en:Tipos de poleashttp://www.tiposde.org/ciencias-exactas/438-tipos-de-poleas/#ixzz3nuA28GmX