EQUILIBRIO DE FUERZAS1. Objetivos.- Determinar las tensiones y pesos desconocidos con ayuda de la primera condicin de equilibrio Utilizar materiales no usados anteriormente2. Marco terico.- La unidad de fuerza en el sistema internacional es el newton y en el sistema cegesimal es la dina. Se conocen dos tipos de fuerza, las fuerzas externas que representan la accin que ejercen otros cuerpos sobre el cuerpo rgido determinando si este se mueve o aseguran su reposo; otro tipo de fuerza es la interna la cual mantiene unida a las partculas que conforman el cuerpo rgido. La primera ley de newton nos dice que una partcula que se encuentra inicialmente en reposo o movindose en lnea recta con velocidad constante permanecer en este estado siempre y cuando sobre la misma no acte una fuerza externa. La tercera ley de newton indica que las fuerzas de accin y reaccin entre dos partculas son colineales e iguales en intensidad y opuestas en sentido. La primera condicin de equilibrio o equilibrio de traslacin es la suma vectorial de todas las fuerzas que actan sobre el slido siendo 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. En la primera condicin de equilibrio no aparecen las fuerzas internas ya que ellas se cancelan mutuamente en pares debido a la tercera ley de newton. Se conocen tres tipos de equilibrio, el equilibrio inestable que se conoce porque se puede equilibrar pero el equilibrio se puede perder frente a pequeas perturbaciones; el equilibrio estable como su nombre lo dice se mantiene en estabilidad frente a las pequeas perturbaciones donde se desequilibra pero vuelve a su estado de equilibrio; el equilibrio indiferente se dan cuando se tiene dos puntos A y B en los que se mantiene el equilibrio.3. Material necesario.- Soportes metlicos Poleas fijas Varios pesos de diferentes masas Disco ptico de 0 a 360 Medidores de tensin Balanza analtica4. Procedimiento En este laboratorio se realiz dos experimentos en el primero se us dos soportes metlicos donde se les coloco poleas en las q se puso una cuerda y en los extremos de dicha cuerda se puso pesos conocidos despus se puso una polea mvil en medio de los soportes a la que se le puso un peso desconocido, con ayuda del disco ptico se encontr los ngulos de las tensiones y con estos datos aadidos los pesos conocidos mediante clculos se determin el peso desconocido y las tenciones adema de que se demostr la primera condicin de equilibrio. En el segundo experimento se usaron dos soportes metlicos a los que se amarro los medidores de tensin a y a los otros extremos de los medidores de tensin se amarro a un peso desconocido se tom nota de las tensiones marcadas en los medidores de tensin y con ayuda del disco ptico se encontr los ngulos de las tensiones finalmente mediante clculos se obtuvo el peso desconocido.5. Clculos y resultados.- Primer experimentoNAngulo

Angulo

PesoP1 (gr)PesoP2 (gr)PesoP3 (gr) (gr) (gr)T1(N)T2(N)

13030146.36151.87148.14001.41.4

23434100.6297.3699.810010.9

346 4250.8349.350.20 000.50.2

Segundo experimento

NAngulo

Angulo

TensinT1(N)TensinT2(N)PesoW(N)

165582.351.653.53

252481.81.252.35

357522.42.253.78

6. Conclusiones.- con estos clculos se logr obtener las tensiones y pesos desconocidos tambin se demostr que la sumatoria de fuerzas si es cero aunque tuvimos un experimento donde no sali cero lo cual se debe al mal error al usar el disco ptico por lo que no obtuvimos los ngulos necesarios pero aunque con esa falla los experimentos se realizaron satisfactoriamente comprobando la primera condicin de equilibrio.7. Cuestionario.-

1. Bajo qu condiciones dos fuerzas de mdulos iguales pueden estar en equilibrio?Si solamente actan dos fuerzas, debern ser de distinto sentido, misma recta de accin y de igual mdulo.

Entonces el cuerpo estar en reposo o en movimiento rectilneo uniforme.2. Bajo qu condiciones tres fuerzas del mismo modulo pueden estar en equilibrio?En posicin desimetra de orden 3, es decir formando un ngulo de 2/3 cada una con las otras dos. Ello significa que el ngulo 324 es de 2/3 y por tanto a=/6, al ser el tringulo 23c rectngulo en 3. Sabiendo eso es sencillo deducir x=r/cos(/6)3.-Cmo puedes verificar si sobre un cuerpo esta actuando una fuerza neta diferente de cero?Con base en el segundo principio de la dinmica, si sobre un cuerpo acta una fuerza neta diferente de cero, este est sujeto a una aceleracin diferente de cero segn la formula F = m a, siendo F la fuerza, m la masa del cuerpo y a la aceleracin.

Esto significa que si el cuerpo permanece en reposo o se mueve de movimiento rectilineo uniforme la fuerza neta es cero; en cualquier otro tipo de movimiento la fuerza neta es diferente de cero.4Cual es al valor de la reaccin normal de un cuerpo de ms de 10kg que est colgado de un techo mediante una cuerda con peso despreciable? Es la resistencia que opone la pared para sujetar el peso y su valor seria igual al peso5Qu diferencia existe entre una magnitud escalar y una magnitud vectorial?la magnitud escalar es un numero con unidad, no tiene direccin ni sentidoy la magnitud vectorial tiene direccin, sentido y un numero6cmo se distingue el vector resultante de un sistema de fuerzas?Si sobre un cuerpo actan varias fuerzas se pueden sumar las mismas de forma vectorial (comosuma de vectores) obteniendo una fuerza resultante, es decir equivalente a todas las dems. Si la resultante de fuerzas es igual a cero, el efecto es el mismo que si no hubiera fuerzas aplicadas: el cuerpo se mantiene en reposo o con movimiento rectilneo uniforme, es decir que no modifica su velocidad.7por qu un sistema de fuerzas coplanarias cclicas da como resultante el vector nulo?Porque las fuerzas coplanares cclicas tienen los vectores del mismo modulo solo que en sentidos contrarios y gracias a eso las fuerzas se anulan y se vuelven cero.

8Qu es un diagrama de cuerpo libre?Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actan sobre un cuerpo u objeto en particular*. Consiste en colocar la partcula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.La mayor aplicacin de los DCL es visualizar mejor el sistema de fuerzas que actan sobre un cuerpo; adems, se identifican mejor las fuerzas pares, como la de accin - reaccin y las componentes de las fuerzas. Si en un sistema existen dos o ms cuerpos de inters, stos se deben separar y cada uno tiene un DCL propio con sus respectivas fuerzas actuando.

9Que garantiza la primera y segunda condicin de equilibrio?Primera condicin de equilibrio

La suma de las componentes (rectangulares) de todas las fuerzas segn cualquier linea es igual a cero.

Segunda condicin de equilibrioLa suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto cualquier lnea (cualquier punto para fuerzas coplanarias) es igual a cero.10ser posible que usted distribuya sus fuerzas en forma aleatorias pueda lograr una resultante igual a cero?11Cmo explica que un equilibrista de un circo este en equilibrio?Gracias a la vara su centro de gravedad quedara exactamente en el medio ocasionando el equilibrio dinmico.12cuales son las diferencias entre masa y peso?La masa es la cantidad de materia de un cuerpo, se mide en Kg.

El peso es la atraccin simultnea entre 2 cuerpos (tu y la tierra), se mide en N (Newton).

Caractersticas de masa:1.Es la cantidad demateriaque 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.Caractersticas de peso:1.Es la fuerza que ocasiona la cada de los cuerpos.2.Es una magnitud vectorial.3.Se mide con eldinammetro.4.Vara segn su posicin, 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

13cuando un cuerpo se encuentra en equilibrio?Un cuerpo se encuentra en equilibrio cundo:1.- La sumatoria total de fuerzas tanto en X y en Y son igual a cero con lo qu e indica que no hay un movimiento y por ende el cuerpo est en equilibrio.2.- Cuando su velocidad se mantiene constante por lo que no hay cambio de aceleracin, es decir que el cuerpo sigue constante14 De un ejemplo de un sistema coplanar cuya sumatoria de (x,y) sean cero pero que se mueva15 Dos estudiantes tratan de romper un cuerda, primero jalan el uno contra el otro y fallan, luego atan uno de los extremos y jalan juntos del otro extremo libre, el segundo procedimiento es mejor que el primero? Explique su respuestaEl segundo mtodo es mejor porque mayor fuerza que la resistencia.16 Enumerar todos los errores sistemticos y accidentales que se pudieran haber cometido durante el desarrollo de la prctica 1 error de observacin 2 errores de clculo (decimales)3 uso inapropiado de los instrumentos4 errores de transcripcin de datos.17 Es posible explicar la tercera condicin de equilibrio en la solucin de todos los sistemas en equilibrio 18 Es posible que un cuerpo y se mueva con aceleracin constante este en equilibrio. (Fundamentar respuesta)Un cuerpo se dice que est en equilibrio, cuando la suma de fuerzas que acta sobre l es nula (equilibrio en traslacin) y cuando la suma de momentos respecto de cualquier punto del cuerpo tambin es nula (equilibrio en rotacin).

Segn la segunda Ley de Newton:

EF = m * a --- donde EF significa suma de fuerzas ----

Por tanto, si hay aceleracin, como la masa obviamente jams ser nula, la suma de fuerzas no podr ser nula tampoco. Es decir, el cuerpo no podr estar equilibrio, en el momento en el que experimente algn tipo de aceleracin ( sea aceleracin constante o variable)19) Explique usted que representa un vectorRepresentan magnitudes que no se pueden identificar slo con un valor dado, como las magnitudes escalares.

V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=020 Indique 5 ejemplos de aplicacin de equilibrio de cuerpoV=0, a=0

V=0, a=0 V=0, a=0 V=0, a=0V=0, a=0

V=0, a=0V=constante, a=0

21 la cupla es una magnitud escalar o vectorial? ExpliqueUna cupla es la representacin de un par de fuerzas. Por ello, es vectorial.22 la primera condicin de equilibrio impide: a) la rotacin o b)la traslacinImpide la traslacin porque esta condicin nos dice : Una partcula o unslido rgidoest en equilibrio detraslacincuando: la suma de todas lasfuerzasque actan sobre el cuerpo es cero.23 Que tipo de error es el que se comete al medir los ngulos en el disco ptico Error accidental porque al observar uno se puede equivocar de ngulo, y error sistemticoporque el disco ptico ya puede venir con imprecisin y falla.24 Se tiene un cuerpo sobre una superficie horizontal sin friccin. El cuerpo no se mueve, porque ser? Ser que no existen fuerzas sobre el cuerpo?No se porque ninguna fuerza actua sobre el pero si hubiera un fuerza el cuerpo iria con una velocidad constante.

g25Es posible que la reaccin normal tenga una direccin verticalmente hacia abajo? Indique un ejemplo

N

26 Si se tira de dos extremos de una cuerda, con fuerzas de igual magnitud, si la cuerda se encuentra en equilibrio Por qu la tensin de la cuerda no vale cero?La tensin no es la suma de las dos fuerzas es solo de una de ellas ya que se encuentra en equilibrio esttico y solo es una tensin27 Si sobre un cuerpo actan dos fuerzas bajo que condiciones podr el cuerpo pertenecer en reposo?si las fuerzas son de igual magnitud en la misma direccin pero en sentidos contarios el cuerpo permanecera en reposo.28 Un hombre jala mediante una cuerda un bloque que se encuentra sobre la superficie horizontal, aplicando el principio de la accin y reaccin el bloque no debera moverse, entonces como explica que el hombre pueda mover el bloque?Debido a que el hombre ejerce mayor fuerza que la reaccin del bloque venciendo esta y por eso ay movimiento.29 Una masa esta en equilibrio sobre una mesa, indique y grafique que fuerzas y reacciones actan sobre la misma Cuando una masa est en reposo sobre una mesa, las fuerzas que actan sobre el aparato son la fuerza normal, n, y la fuerza de gravedad, w, como se ilustran. La reaccin a n es la fuerza ejercida por la caja sobre la mesa, n'. La reaccin a w es la fuerza ejercida por la caja sobre la Tierra, w'.

30 Un pjaro se asienta sobre un cable elctrico horizontal tensado. cambia por ello la tensin del cable? De cambiar la tensin en que cantidad menor, igual o mayor . cambia la tensin en funcin del peso del pjaro.La tensin cambia debido al peso del pajarito y aumenta la tensin del cable

EQUILIBRIO DE MOMENTOS

1. Objetivos.-

Determinar pesos desconocidos mediante la segunda condicin de equilibrio Comprobar la segunda condicin de equilibrio

2. Marco terico.- Las unidades de momento en el sistema internacional es el newton por metro y en el sistema cegesimal es el dina por centmetro. Las leyes del movimiento de newton nos dicen que la mecnica del cuerpo rgido se basa en las tres leyes del movimiento de newton cuya validez se sustenta en la observacin experimental. La primera ley indica que una partcula que se encuentra inicialmente en reposo o movindose en lnea recta con velocidad constante permanecer en este estado siempre y cuando sobre la misma no acte una fuerza externa; la tercera ley nos dice que las fuerzas de accin y repulsin entre dos partculas son iguales en intensidad, opuestas en sentido y colineales. La segunda condicin de equilibrio o equilibrio de rotacin nos dice que 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.

3. Materiales.- Soporte metlico Pesos de diferentes masas Palanca metlica de brazos iguales Balanza analtica

4. Procedimiento.- En este experimento se coloco la palanca metlica sobre el soporte metlico y despus se colocaron los pesos en ambos brazos de la palanca metlica un peso conocido y el otro desconocido se los puso a una distancia establecida aumentando pesos hasta que la palanca metlica se encuentre en equilibrio se toma apuntes de las distancias de los brazos y el peso de uno de los lados de la palanca metlica se repiti el mismo experimento varias veces cambiando pesos y distancias y con los datos encontrados se realizaron clculos para encontrar el peso desconocido.

5. Clculos y resultados.-

NDistanciad1(cm)Distanciad2 (cm)PesoP1 (gr)

1101582.28

2510204.52

3510259.06

6. Conclusiones.- con estos clculos se logro determinar el peso desconocido y se logro demostrar la segunda condicin de equilibrio.Cuestionario.-1.- A que se denomina cupla?Se denomina cupla o par de fuerzas a un sistema formado por dos fuerzas de igual valor que poseen direcciones opuestas. Dicho sistema de fuerzas NO puede ser reducido a una nica fuerza resultante.El efecto que produce, o tiende a producir, una cupla sobre un cuerpo es una rotacin pura.El plano en el cual se encuentran las dos fuerzas se denomina plano de la cupla y la distancia entre las lneas de accin de las fuerzas se denomina brazo de la cupla.2.- Una hormiga camina sobre una regla apoyada sobre dos pivotes, la regla sobresale en uno de los extremos, 10 cm, cual es el valor de la reaccin en los apoyos en el momento en que la regla rompa el equilibrio.

3 Que es un diagrama de cuerpo libre?Un diagrama de cuerpo libre (DCL) es un diagrama vectorial que describe todas las fuerzas que actan sobre un cuerpo u objeto en particular*. Consiste en colocar la partcula en el origen de un plano de coordenadas, y representar a las fuerzas que actan sobre ella por medio de los vectores correspondientes, todos concurrentes en el origen.

4 Que garantiza la segunda condicin de equilibrio?Que un cuerpo rgido este en equilibrio esttico y no tenga aceleracin.5 Como explicas que un equilibrista de un circo este en equilibrio?Gracias a la vara su centro de gravedad quedara exactamente en el medio ocasionando el equilibrio dinmico.6 Como usted logra producir un momento e identifique que elementos son necesariosSe logra haciendo girar un objeto en su propio eje y los elementos necesarios son un punto de rotacin una fuerza y una distancia del punto de giro a la lnea de accin de la fuerza.7 Enumerar todos los errores sistemticos y accidentales que pudieran haber cometido durante el desarrollo de la practicaErrores sistemticos: disco ptico mal graduado

Errores accidentales: mala vista del observador, mal apunte de datos, base en donde se realizo la prctica no plana, pesas imprecisas (mal pesadas).8 Es posible aplicar la tercera condicin de equilibrio en la solucin de todos los sistemas de equilibrio.9 Indicar el significado fsico del momento de una fuerza Se denomina momento de fuerza, torque, torca, o par (o sencillamente momento) a lamagnitudque viene dada por elproducto vectorialde unafuerzapor un vector director (tambin llamado radio vector). Si se denomina F a una fuerza, aplicada en un punto A, su momento respecto a otro punto B viene dado por:Donde es el vector director que va desde B a A. Por la propia definicin del producto vectorial, el momento es un vector perpendicular al plano formado por y .El momento de fuerza es equivalente al concepto de par motor, es decir, la fuerza que se tiene que hacer para mover un cuerpo respecto a un punto fijo10 Indique 5 ejemplos de aplicacin de equilibrio de cuerpos11 La cupla es una magnitud escalar o vectorial expliqueLa cupla es una magnitud vectorial.12 La segunda condicin de equilibrio impide la traslacin o la rotacinImpide la traslacin porque la segunda condicin: equilibrio de rotacinSi a un cuerpo que puede girar alrededor de un eje, se la aplican varias fuerzas y no producen variacin en su movimiento de rotacin, se dice que el cuerpo puede estar en reposo o tener movimiento uniforme de rotacin.

13 Bajo qu condiciones la segunda condicin de equilibrio garantiza que un cuerpo este en equilibrio?Se puede decir que un cuerpo se encuentra en equilibrio de rotacin si la suma algebraica de los momentos o torques de las fuerzas aplicadas al cuerpo, respecto a un punto cualquiera debe ser igual a cero. Esto esT=014 Es posible aplicar momentos cuando la fuerza no son perpendiculares a la distancia? Si es posible porque se descompone en el plano cartesiano y se obtiene la fuerza multiplicada por una funcin trigonomtrica ya sea la funcin sen () o cos ().15 Cual es el valor del momento cuando la fuerza proyectada pasa por el mismo punto?Cualquier fuerza proyectada en el momento es cero.