Fuerzas en equilibrio practica de Fisica IPN ESIME

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

ICE ZACATENCO

LABORATORIO DE FÍSICA CLÁSICA

“CINEMÁTICA, MOVIMIENTO RECTILINEO UNIFORME”

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES:

FIRMA

Barragán Lázaro Paloma Miroslava

Bautista Traconiz Johan Benigno

Obregón Molina Héctor Saúl

Palafox Macías Manuel Antonio

Pensado Alarcón César

Puga Carbajal Camila

FECHA DE RELIZACION: 16-NOVIEMBRE-2017

FECHA DE ENTREGA: 23-NOVIEMBRE-2017

GRUPO: 1CM2 EQUIPO: 4

Fuerzas en equilibrio

Resumen

Las fuerzas en equilibrio son de suma importancia para la ingeniería, por lo que comprender el comportamiento de las mismas, verificar las condiciones de equilibro de un cuerpo sometido a fuerzas paralelas o concurrentes, el determinar las resultantes de dichas fuerzas es el objetivo de esta práctica, usando los métodos y conocimientos vectoriales. Comparar los valores experimentales con los resultados obtenidos a través de los métodos gráficos y analíticos.

Introducción

Las fuerzas en la naturaleza siempre están acompañadas en pares, es decir, siempre están presentadas por fuerzas opuestas. Las fuerzas opuestas son las que tienen la misma intensidad y dirección pero son de sentido contrario. Cuando 2 fuerzas opuestas actúan sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio. El equilibrio se manifiesta porque el cuerpo no se mueve, presentándose un reposo aparente, diferente del reposo absoluto (cuando no actúa ninguna fuerza). El reposo absoluto no existe pues sabemos que sobre todos los cuerpos actúa por lo menos la fuerza de la gravedad. Prescindiendo de la gravedad, diremos que un cuerpo está en reposo si no actúa sobre él ninguna otra fuerza y que está en equilibrio si actúan sobre las fuerzas opuestas.

Decimos que dos o más fuerzas son concurrentes cuando la dirección de sus vectores o sus prolongaciones se cortan en un punto. En otro caso estaremos hablando de fuerzas no concurrentes o paralelas.

Fuerzas paralelas. Si sobre un cuerpo rígido actúan dos o más fuerzas cuyas líneas de acción son paralelas, la resultante tendrá un valor igual a la suma de ellas con su línea de acción también paralela a las fuerzas, pero su punto de aplicación debe ser determinado con exactitud para que produzca el mismo efecto que las componentes.

La dinámica es una rama de la física que estudia y describe la evolución en el tiempo de cualquier sistema físico, especialmente, centra su interés en aquellos factores capaces de provocar alteraciones en el sistema físico, objeto de estudio y para ello los cuantificará y planteará ecuaciones de movimiento y evolución en relación al mencionado sistema.

La estática es la parte de la mecánica que se ocupa del estudio y como llegar al equilibrio de las fuerzas en oportunidad de un cuerpo en reposo. Por esta cuestión es que la estática resulta ser una materia indispensable en carreras y trabajos como los que llevan a cabo la ingeniería estructural, mecánica y de construcción, ya que siempre que se quiera construir una estructura fija, como ser, un edificio, en términos un poco más extendidos, los pilares de un rascacielos, o la viga de un puente, será necesario e indiscutible su participación y estudio para garantizar la seguridad de aquellos que luego transiten por las mencionadas estructuras.

Momento angular

En mecánica newtoniana, el momento angular de una partícula o masa puntual con respecto a un punto O del espacio se define como el momento de su cantidad de movimiento p con respecto a ese punto. Normalmente se designa mediante el símbolo L.

Objetivo

Comprender el concepto de fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas aplicándolo a las condiciones que debe satisfacer un cuerpo que permanezca en equilibrio, cuando está sometido a la acción de dichas fuerzas.

Desarrollo Experimental

Experimento 1

Equilibrio de un cuerpo rígido cuando se encuentra sometido a la acción de fuerzas concurrentes.

Metodología

En el siguiente experimento se realizó con un dispositivo que aplica tres fuerzas con centro de intersección, en el cual el aro afectado por dichas fuerzas tendría que estar en equilibrio, para comprobar dicho equilibrio se realizó un método analítica y un método gráfico.

Parte analítica

Fuerzas (N) Grados

F_1=7.1 N

F_2=4.2 N

F_3=5 N

α θ=0°

β θ=136°

γ θ=212°

Discrepancia

(5.5)(0.05)=0.2

Parte analítica del Experimento 1 (Cálculos)

∑▒〖F_x=0 〗 ∑▒〖F_y=0 〗

∑▒〖F_x= 〗 F_1 cosθ+F_2 cosθ+F_3 cosθ=0

∑▒〖F_x= 〗 7.1cos0-4.2cos147-5cos220=-0.12 N

∑▒〖F_y= 〗 F_1 senθ+F_2 senθ+F_3 senθ=0

∑▒〖F_y= 〗 7.1senθ+4.2senθ-5senθ=0.31 N

F_R=√(〖( ∑▒F_x )〗^2 )+〖( ∑▒F_y )〗^2

F_R=√(〖(-0.12)〗^2 )+〖(0.31)〗^2

F_R=0.28 N

Parte grafica

Se usó el método grafico del paralelogramo ya que son fuerzas concurrentes, estas a su vez actúan sobre una misma partícula, al ser más de dos fuerzas es conveniente usar este método ya que podemos apreciar y calcular la fuerza resultante.

Fuerzas (N) Grados

F_1=7.1 N

F_2=4.2 N

F_3=5 N

α θ=0°

β θ=136°

γ θ=212°

F_(1 )= 7.1cos 0+7.1 sen 0 N

F_(2 )= -4.2 cos 136+4.2 sen 136 N

F_(3 )= -5 cos 212-5 sen 212 N

∑▒〖F_x= 〗 7.1-3.02-4.2=-0.12 N

∑▒〖F_y= 〗 0+2.91-2.6=0.31 N

F_R=√(〖(-0.12)〗^2 )+〖(0.31)〗^2

F_R=0.28 N

Análisis

Con las lecturas tomadas encontramos los componentes vectoriales dados en el experimento, los aplicamos en forma de vectores, los cuales tenían diferentes magnitudes y diferentes ángulos, aplicando conocimientos de física vectorial, se calcularon las fuerza que actúan sobre el objeto posteriormente se calculó la fuerza resultante, a su vez dichas fuerzas produjeron un equilibrio, con base al método grafico se comprobó que las medidas obtenidas son correctas ya que los resultados

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