Estatica

Objetivos:

Cada una de las partes de esta práctica tiene distintos objetivos que nos van a permitir entrar más en la materia de estática, haciendo de esta forma la teoría más completa.

Se pretende verificar

a) El principio de equilibrio

b) El principio de adición de sistema de fuerzas

c) El principio de Stevin

Introducción

La estática determina las condiciones bajo las cuales un cuerpo actuado por diversas fuerzas permanece en equilibrio, es decir en reposo. El desarrollo de la estática viene desde mucho tiempo atrás, mucho antes del desarrollo de la dinámica. Algunos de sus principios fueron formulados por los egipcios y los babilónicos en problemas relacionados con la construcción de las pirámides y de templos. Entre los más antiguos escritos sobre este tema se puede mencionar a Arquímedes quién formuló los principios del equilibrio de fuerzas actuando en palancas y algunos principios de la hidrostática.

De acuerdo con esta práctica lo que nosotros estudiaremos será la mecánica, que es una teoría científica que estudia el movimiento de los cuerpos y sus causas, o bien el equilibrio, es decir, la falta de movimiento.

Un personaje muy importante dentro de los temas que estudiaremos es Simon Stevin (1548-1620). Fue contemporáneo de Kepler y de Galileo; matemático, físico e ingeniero, hizo avanzar la Mecánica, especialmente la Estática de sólidos y de fluidos. Introdujo el triángulo de fuerzas (ley del paralelogramo) y distinguió entre los equilibrios estables e inestables. Estudió el plano inclinado y descubrió, antes que Galileo, que la velocidad de caída de los cuerpos es independiente de su peso.

Introdujo un procedimiento aproximado para calcular raíces y a él se le debe la popularización del cálculo con fracciones decimales, aunque no la notación definitiva. Se interesó por ampliar los trabajos de Arquímedes sobre el equilibrio mecánico, y una de sus principales y controvertida contribución fue la solución del problema de equilibrio en un plano inclinado. Este problema, según información seria, no fue estudiado por Arquímedes, pero si fue tratado por Herón, aunque de manera errónea. Este famoso problema de equilibrio en un plano inclinado se le conoce como: la Cadena de Stevin.

Desarrollo

En la parte número uno de la práctica trabajamos con una mesa de fuerzas, nivel de mano, dinamómetro, masas, poleas e hilos.

Parte 1

1) se debe nivelar la mesa de fuerzas con ayuda de un nivel de mano, para evitar que quede un poco chueca.

2) se acomoda un par de poleas en la mesa de fuerzas (la cual esta graduada en grados). Tomamos una medida inicial de 130° y a su vez colocamos la otra a una distancia de 180° tratando de equilibrar ambas con distintas masas y cuidando que la argolla se encuentre en el centro.

Obtuvimos los siguientes resultados

FUERZA MAGNITUD (N) POSICIÓN ANGULAR (°)

F1 2 130

F2 2 310

F3 1.2 20

F4 1.2 200

Parte 2

1) Sobre la mesa de fuerzas, se va a fijar una polea en cero grados y otras dos en posiciones arbitrarias para lograr el equilibrio de la argolla.

Se forma un sistema de equilibrio conformado por tres fuerzas

FUERZA MAGNITUD (N) POSICIÓN ANGULAR (°)

F1 2 0

F2 2 120

F3 2 240

2. Manteniendo la polea en la referencia de cero grados descomponga, experimentalmente, la fuerza equilibrante en dos componentes ortogonales.

Cuando haya alcanzado el equilibrio de la argolla complete la tabla

FUERZA MAGNITUD (N) POSICIÓN ANGULAR (°)

F1 3.2 0

F2 2.5 140

F3 1.8 230

PARTE TRES:

Sobre la mesa de fuerzas coloque un sistema de tres fuerzas actuando sobre la argolla, determine la fuerza equilibrante empleando el dinamómetro previamente calibrado. Una vez que se haya alcanzado el equilibrio, consigne sus datos en la siguiente tabla

FUERZA MAGNITUD [ N ] POSICIÓN ANGULAR [ 0 ]

F1 3.2 135

F2 3 170

F3 2.2 225

feq 7 330

C U E S T I O N A R I O

1. ¿Por qué la magnitud de la tensión en cada hilo es igual a la del peso de la masa que se encuentra suspendida de él?

Porque el sistema debe encontrarse en equilibrio, entonces la suma de todas sus masas debe ser igual a cero.

2. ¿Qué efecto tienen las poleas en la tensión exhibida a lo largo de los cables?

Las poleas no tienen ningún efecto sobre la tensión o fuerza que se exhibe en los cables, ya que son poleas fijas y no móviles.

3. A partir de la presencia de las masas en los extremos de los hilos, explique detalladamente cómo se generan

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