INFORME DE LABORATORIO: TORQUES Y EQUILIBRIO ROTACIONAL

TORQUES Y EQUILIBRIO ROTACIONAL DE UN CUERPO RIGIDO

Jennifer Muñoz V, Laura S. Ortega T, Daniel S. Ospina G.

Departamento de física, universidad del valle.

17 de Marzo de 2017

Resumen: Se hallo experimentalmente el centro de gravedad y la masa de una regla a través de distintos torques ejercidos sobre ésta con diferentes direcciones y magnitudes, como resultado se obtuvo que su masa es 207.0 g con un error relativo del 1.0% con respecto a su valor real de 209.0  ± 0.1 g medido mediante la balanza. De igual forma se determinó que su centro de gravedad se ubica en 50.1 ± 0.1 cm. Esto se realizo haciendo uso de un soporte universal, que sostenía la regla por medio de un hilo. 

Palabras clave: Equilibrio rotacional, torque, dirección, magnitud, centro de gravedad, eje

de rotación. 

INTRODUCCIÓN

“La medida de la efectividad de una fuerza para producir rotación alrededor de un eje en un punto O, se denomina torque” (1). Es una magnitud vectorial. Su unidad es de kilopondio metro (kp-m) y también se utiliza el Newton metro (Nm).

Para         producir         un         Torque         es necesario:

1. Una Fuerza F 
2. Un punto P de aplicación de la fuerza
3. Un eje de rotación en un punto O 
4. Una distancia d entre P y O 
5. Un ángulo θ entre d y F

El Torque se calcula como:  

τ  = dF senθ

“La distancia d se denomina brazo de palanca y es siempre la distancia contada perpendicularmente desde el eje de rotación a la línea de acción de la fuerza. El ángulo θ, es el ángulo formado entre d y F.

El torque puede ser tomado respecto a cualquier punto fijo, o bien respecto al centro de gravedad.

El torque se considera positivo si tiende a producir una rotación en sentido anti horario, y negativo si tiende a producirla en el sentido

horario.”(1) 

“Por la primera ley de Newton sabemos que si la suma de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, el objeto permanecerá es reposo. Un objeto que permanece en reposo y que no tiende a girar se dice que está en equilibrio estático. En cualquier objeto o sistema de objetos en equilibrio, la suma de las fuerzas que actúan es igual a cero” (2).

EQUILIBRIO TRASLACIONAL: El objeto no se mueve en ninguna

dirección

ΣFX = 0   ΣFY= 0

EQUILIBRIO ROTACIONAL: El objeto no gira.

Στ= O

El objetivo del laboratorio consistía en encontrar experimentalmente la masa y el centro de gravedad de una regla, aplicando torques y comparando los resultados obtenidos experimentalmente con los teóricos.

PROCEDIMIENTO 

Con el fin de hallar los torques que equilibran el sistema de fuerzas y que a su vez permiten obtener la masa de la regla mg. Se utilizó un soporte universal ubicado y asegurado a un lado de la mesa, el cual sostenía la regla métrica, de la marca IDEAL cuya incertidumbre es de 0.1 cm, por medio de un hilo ubicado en su centro de masa xg(Fig. 1)logrando exitosamente el equilibrio de las distintas fuerzas.  

Posteriormente, para estudiar los torques se continuo a ubicar distintas masas, previamente medidas con la balanza de platillo de la marca Ohaus, que posee una incertidumbre de 0.1 g; en diferentes posiciones de la regla métrica.

En el primer caso, se ubicó una masa determinada a cierta posición medida desde el borde izquierdo de la regla métrica y se halló la distancia del torque que la equilibraba como se muestra en la tabla 1.  

[pic 1] 

Fig. 1. Consta de: 1- Soporte universal, 2- Regla métrica, 3- Masas.  

Tabla 1. Datos obtenidos del primer procedimiento.  

En el segundo caso, se ubicó dos masas en diferentes posiciones y se determinó la distancia del tercer torque para lograr el equilibrio de la regla, como se observa en la tabla 2.  

Tabla 2. Datos obtenidos del segundo procedimiento.

...