Practica 8 Fiaica 1 Esime

FUERZAS EN EQUILIBRIO

Objetivo:

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

Lista de Material:

* Aparato de composición de fuerzas concurrentes.

* 3 dinamómetros de 2000 g.

* 2 nueces de gancho.

* 5 pesas.

* 3 varillas de 1 m.

* 1 transportador de madera.

* 2 nueces nobles.

* 1 palanca sencilla.

* 2 ganchos.

* 2 pinzas para mesa.

* 1 balanza granataria.

Introducción:

Intuitivamente, experimentamos una fuerza como cualquier empuje o jalón sobre un objeto, cuando se empuja una fuerza, también cuando un motor levanta un elevador, cuando un martillo golpea un clavo, o cuando el viento sopla sobre las hojas de un árbol se ejerce una fuerza. Por lo general llamamos a éstas fuerzas de contacto, por que la fuerza se ejerce cuando un objeto entra en contacto con otro. Por otro lado, se puede decir que un objeto cae debido a la fuerza de gravedad.

Si un objeto esta en reposo, para empezar a moverlo se requiere una fuerza, es decir, para acelerarlo desde una velocidad diferente a cero. Para el caso de un objeto que ya esta en movimiento, si requiere también aplicar una fuerza. En otras palabras para acelerar un objeto se requiere siempre una fuerza.

Primera ley de Newton

Aristóteles creía que se requería una

fuerza para mantener un objeto en movimiento a lo largo de un plano horizontal. Según Aristóteles, el estado natural de un cuerpo era el reposo y creía que se necesitaba una fuerza para mantener un objeto en movimiento, Además pensaba que cuanto mayor fuera la fuerza para mantener un objeto en movimiento. Además pensaba que cuanto mayor fuera la fuerza sobre el objeto, mayor sería la rapidez.

Aproximadamente, 200 años después, Galileo estuvo en desacuerdo con ello, y señalo que para un objeto es tan natural estar en movimiento con velocidad constante así como estar en reposo.

Para entender la noción de Galileo, considere las siguientes observaciones que implican un movimiento a lo largo de un plano horizontal. Para empujar un objeto rugoso o áspero, sobre la superficie de una mesa con rapidez constante, se requiere de cierta cantidad de fuerza. Para empujar un objeto de mismo peso pero muy liso a través de la mesa con la misma rapidez, se requerirá entonces una menor fuerza. Si se coloca una capa de aceite o lubricante entre la superficie del objeto y la mesa, entonces casi no se requerirá fuerza alguna para mover el objeto. Observando que en cada caso se va utilizando menos fuerza.

Se requeriría del genio de Galileo para imaginar tal mundo idealizado; en este caso; uno donde no hubiera fricción, y saber que podría generar una noción más útil y precisa del mundo real. Fue esta idealización lo que condujo a Galileo a su

sorprendente conclusión que si no se aplica una fuerza a un objeto en movimiento; este continuará moviéndose con rapidez constante en línea recta. Un objeto desacelerado sólo si se ejerce una fuerza sobre él. De manera que Galileo interpreto la fricción como una fuerza de la mano para equilibrar la fuerza de fricción. Cuando el objeto se mueve con rapidez constante, la fuerza de empuje sobre él es igual en magnitud a la fuerza neta sobre el objeto (la suma vectorial de ambas fuerzas) es cero. Esto es congruente con el punto de vista de Galileo, ya que el objeto se mueve con rapidez constante cuando ninguna fuerza neta actúa sobre el.

Isaac Newton construyo su celebre teoría del movimiento basándose en los cimientos asentados por Galileo. El análisis de Newton acerca del movimiento se resume en sus “tres leyes de movimiento”

En su primera ley establece “todo cuerpo continua en su estado se reposo o con velocidad uniforme en línea recta, a menos que actué sobre el una fuerza neta”. La tendencia de un cuerpo a mantener su estado de reposo o de velocidad uniforme en línea recta se llama inercia. Por ello, la primera ley de Newton suele llamarse también la ley de la inercia.

Usamos inercia cuando tratamos de sacar salsa de tomate de una botella agitándola. Primera hacemos que la botella (y la salsa) se mueva hacia delante; al mover la botella hacia atrás bruscamente, la salsa tiende a seguir moviéndose hacia delante y, con suerte, cae

en nuestra hamburguesa. La tendencia de un cuerpo en reposo a permanecer en estado de reposo también se debe a la inercia. Quizá el actor haya visto sacar de un tirón un mantel de debajo de una vajilla sin romper nada. Es importante señalar que lo que importa en la primera ley de Newton es la fuerza neta. Por ejemplo, dos fuerzas que actúan sobre un libro en reposo en una mesa horizontal: la fuerza hacia abajo de la atracción gravitacional terrestre (una fuerza de largo alcance que actúa aún si la mesa está más arriba del suelo) y una fuerza de apoyo hacia arriba ejercida por la mesa (una fuerza de contacto). El empuje hacia arriba de la superficie estando como la atracción gravitatoria, así que la fuerza neta sobre libro (la suma vectorial de las dos fuerzas) es cero. En concordancia con la primera ley de Newton, si el libro está en reposo la mesa, sigue en reposo. El mismo principio se aplicará a un disco de hockey que resbalan una superficie el central sin fricción: la resultante del empuje hacer vibrar de la superficie y la atracción gravitatoria es creo. Si el disco está en movimiento, sigue en movimiento con velocidad constante porque la fuerza neta que actúa sobre el es cero. (La fuerza de apoyo de la superficie se denomina fuerza normal porque es normal, o perpendicular, a la superficie de contacto.)

Estos resultados muestran que, en la primera ley de Newton, una fuerza neta de cero equivale a ninguna fuerza. Esta es el

principio superposición de fuerzas.

Si sobre un cuerpo no actuó fuerzas, o actúan varias fuerzas cuya resultante es cero, decimos que el cuerpo está en equilibrio. En equilibrio, el cuerpo esté en reposo acuosa more en línea recta con velocidad constante. Para un cuerpo en equilibrio, la fuerza neta es cero:

ΣF = 0

Para que esto se cumpla, cada componente de la fuerza neta debe ser cero:

ΣFx = 0 ΣFy = 0

Si se satisface lo anterior, el cuerpo está en equilibrio.

Desarrollo Experimental

Experimento 1.- Equilibrio de un cuerpo rígido cuando se encuentra sometido a la acción de fuerzas concurrentes.

Procedimiento:

* Armamos el dispositivo de la figura 1.

* Para girar los brazos fue

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