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Enviado por el_baby • 18 de Mayo de 2014 • 1.504 Palabras (7 Páginas) • 314 Visitas
ESTÁTICA
Primera condición de equilibrio
Práctica de Laboratorio Nº 7
Fuerzas, relaciones trigonométricas, análisis vectorial, poleas, Peso, Primera Ley de Newton,
Segunda Ley de Newton.
1. OBJETIVOS
1.1
1.2
Comprobar experimental, grafica y analíticamente, la primera condición de
equilibrio.
Medir y representar gráficamente fuerzas, a partir del dispositivo experimental
que se proporcionara.
2. EQUIPOS Y MATERIALES
1 módulo para estática Elwe (dos dinamómetros de 5 N).
1 juego de pesas (seis unidades de 100 g c/u)
1 hilo o cuerda de 20 cm de longitud.
1 regla metálica de 100 cm ó Wincha
1 balanza Ohaus, 2.100 kg, ( 1/10 g de precisión)
1 transportador circular, 360º, 1/360º
1 pizarra acrílica.
2 plumones para pizarra acrílica (rojo y azul)
3. FUNDAMENTO TEÓRICO
3.1 Equilibrio Mecánico.- Un cuerpo se encuentra en Equilibrio Mecánico, cuando se
halla en estado de reposo o realizando un Movimiento Rectilíneo Uniforme (MRU),
con respecto a un observador fijo en tierra (Sistema de Referencia Inercial).
Luego, si un cuerpo está en reposo, entonces se encuentra en Equilibrio Estático y
si se mueve con MRU estará en Equilibrio Cinético.
3.2 Primera Ley de Newton.- Si un cuerpo está en equilibrio la suma vectorial de las
fuerzas externas que actúan sobre el (Fuerza Neta) debe ser cero. Por tanto la
suma de las componentes en cada dirección de coordenadas de las fuerzas debe
ser cero.
3.3 Segunda Ley de Newton.- Como consecuencia de la segunda ley de Newton
podemos decir que la resultante de las Fuerzas (Fuerza Neta) que actúan sobre
un cuerpo es igual a su masa por aceleración. Por tanto, la suma de las
componentes en cada dirección coordenadas de las fuerzas es igual a la masa por
la correspondiente componente de la aceleración.
3.4 Cuando un cuerpo está en movimiento circular (MCU), está acelerando y la Fuerza
Neta sobre el no es cero.
3.5 Primera Condición de Equilibrio.- Para que un cuerpo se encuentre en equilibrio, la
resultante de las fuerzas que actúan sobre el debe ser cero. Es decir:
⃗
⃗⃗⃗⃗
∑ ⃗⃗
∑
⃗
∑
⃗
Nota: Sí, sobre un cuerpo, actúan tres fuerzas y estas definen su equilibrio, estas
deben ser concurrentes:
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Figura Nº 1: Fuerzas externas actuando sobre un cuerpo rígido
Haciendo el Diagrama de cuerpo libre de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo:
Figura Nº 2: Diagrama de Cuerpo Libre (DCL) de las Fuerzas actuando sobre el
cuerpo
MÉTODO ANALÍTICO:
1. Podemos aplicar las ecuaciones (2) para demostrar la primera condición de
equilibrio. Aquí debemos descomponer cartesianamente los vectores fuerzas.
En el caso general, cuando actuando más de tres fuerzas podemos aplicar el
método del polígono cerrado
2. También podemos aplicar el Teorema de Lamy para demostrar la primera
condición de equilibrio.
MÉTODO GRAFICO:
3. Como la resultante del sistema de Fuerzas es Cero, graficando las Fuerzas se
debe formar un triangulo vectorial cerrado.
Se recomienda este método especialmente si dos de las fuerzas forman un ángulo
de 90°.
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Figura Nº 3: Triangulo Vectorial cerrado
4. PROCEDIMIENTO
4.1
En esta ocasión, usted empleara un par de dinamómetros circulares, para lo cual
debe tener las siguientes consideraciones:
- Debe calibrar a cero los dinamómetros. (Ver la Figura Nº 4)
FIGURA Nº 4: CALIBRACIÓN A CERO DE
LOS DINAMÓMETROS
-
Para tener una lectura correcta la aguja roja indicadora debe hacer un
ángulo de 90º con la cuerda de donde pende las masas. (Ver la Figura Nº 5).
FIGURA Nº 5: LECTURA CORRECTA
CON EL DINAMÓMETRO
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4.2
4.3
Instale el equipo como se muestra en la Figura Nº 6.
Agregando masas en el extremo de la cuerda consiga el equilibrio del punto O
(intersección de las cuerdas) (Ver la Figura Nº 6).
Determine el valor de la masa m, con la balanza, calcule su peso (F3) usando la
2
formula F = mg (donde: g = 9,8m/ s ) y anótelos en la Tabla N° 1.
Tabla N° 1: Datos experimentales para la primera condición de equilibrio
4.4
Casos
Caso I
Caso II
Caso III
Masa (g)
m
100.095 gr
100.11 gr
200.18 gr
F1
0.7 N
0.8 N
1.6 N
Fuerza ( N )
F2
F3
0.9 N
0.980 N
0.8 N
1.6 N
0.981 N
1.96 N
Ángulos ( º )
ϴ
α
Β
130°
80°
150°
140°
140°
90°
80°
130°
140°
4.5
Mida con el Dinamómetro las tensiones de las cuerdas (fuerzas: F1 y F2) y
anótelos en la Tabla N° 1.
Usando el transportador mida los ángulos α, β y ϴ; Anote los valores en la Tabla
Nº 1.
4.6
FIGURA Nº 6: SISTEMA
EXPERIMENTAL PARA LA
PRIMERA CONDICIÓN DE
EQUILIBRIO
4.7
Para el caso II y el caso III, varíe los valores de la masa m. y/o la posición de los
dinamómetros. Repita los pasos desde 4.4 hasta 4.6
5. CUESTIONARIO
Para los casos I, II y III, responda las siguientes preguntas:
5.1 Teniendo en cuenta el dispositivo experimental, haga el diagrama de cuerpo libre
del punto O donde se
...