Sistemas En Equilibrio

Sistemas en Equilibrio

Nancy Paola Jiménez Martínez 320-2467104 npjm_10@hotmail.com

Nelson Augusto Santuario Robayo 311-2237080 asr1979@gmail.com

Jonatán David Urueña Cifuentes 312-3157208 jonatan2084@hotmail.com

Javier Eduardo Arévalo Arango 312-5199013 jearevaloa@unadvirtual.edu.co

Yiovany Hernández Páez 310-5738296

Abstract

In classical physics it is considered that the movement is a consequence of the action of mechanical forces. The fact that a system is at rest does not indicate that no forces act on it, but these are offset or balanced by others of their kind. This applies, for example, a body supported on a horizontal plane, where the weight is compensated by the resistance of the plane.

Of special interest, the static focus some of its most interesting studies in unique systems such as the inclined plane, simple and compound pulleys and lever.

Resumen

En la física clásica se considera que el movimiento es una consecuencia de la acción de fuerzas mecánicas. El hecho de que un sistema esté en reposo no indica que sobre él no actúen fuerzas, sino que éstas se encuentran contrarrestadas o equilibradas por otras de su especie. Así sucede, por ejemplo, con un cuerpo apoyado sobre un plano horizontal, donde el peso está compensado por la resistencia del plano.

Por su interés especial, la estática centra algunos de sus estudios más interesantes en sistemas singulares, como son el plano inclinado, las poleas simple y compuesta y la palanca.

Introducción

En esta práctica el enfoque se hará sobre cómo afectan las interacciones el movimiento de un objeto. Es por eso que nos centráremos en las leyes de Newton.

La primera ley de Newton establece que en ausencia de interacciones externas, el centro de masa de un objeto (o sistema) se mueve con una velocidad constante.

En la actualidad los físicos consideran que esta ley es una consecuencia de la conservación de momentum (y/o una ley que distingue los marcos de referencia inerciales de los no inerciales), pero Newton tuvo importantes razones retóricas para establecer esta idea como una ley fundamental: deja muy claro que, en su modelo, el estado de movimiento natural de los objetos (tanto celestes como terrestres) es el movimiento en una línea recta con una velocidad constante.

La segunda ley de Newton considera que sobre un cuerpo actúa una fuerza constante, este experimenta cambios de velocidad iguales en tiempos iguales. Una fuerza neta constante produce una aceleración constante

La tercera ley de Newton establece que cuando dos objetos interactúan, la fuerza que la interacción ejerce sobre un objeto es igual en magnitud y opuesta en dirección a la fuerza que ejerce sobre el otro. Esta ley se deriva directamente de la conservación del momentum y la definición de fuerza.

2. Objetivo

Aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.

3. Problema

Entender la descomposición de un vector en sus componentes, hacer uso de diagrama de cuerpo libre para mostrar todas las fuerzas externas que actúan sobre un cuerpo y demostrar que el sistema implementado en la práctica se encuentra en equilibrio.

4. Materiales

Dos soportes universales Dos poleas

Juego de pesas Una cuerda

Un transportador

Fig. 1. Materiales de la práctica

5. Procedimiento

Monte los soportes y las poleas como se indica.

Fig. 2. Montaje de la práctica

Tome varias pesas y asígneles el valor M3.

Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdas con la horizontal α y β. Tome dos posiciones diferentes para la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas; escriba lo datos obtenidos en la tabla 1, sistema 1.

Repita los pasos 1 y 2 con diferentes valores para M1, M2 y M3 y complete la tabla 1, sistemas 2 y 3. Tenga en cuenta que en el sistema 3, el valor de α es diferente al de β.

Resultados

M1(Kg) M2(Kg) M3(Kg) β α

Sistema 1 0,070 0,10 0,10 26 45

Sistema 2 0,045 0,05 0,05 27 35

Sistema 3 0,020 0,02 0,02 24 27

Tabla 1. Registro de datos

Sistema 1

M1

Fig. 3. Diagrama de fuerzas para M1

∑▒〖F_x=0〗

∑▒〖F_y=T_1-W_1=0〗

T_1=W_1

T_1=M_1 g

T_1=0,070 Kg∙9,8 m/s^2

T_1=0,686 N

M2

Fig. 4. Diagrama de fuerzas para M2

∑▒〖F_x=T_2 x-T_1 x=0〗

T_2 cos45°-T_1 cos26°=0

T_2=(T_1 cos26°)/(cos45°)

T_2=(0,686 N∙cos26°)/(cos45°)

T_2=0,87 N

∑▒〖F_y=T_1 y+T_2 y-W_2=0〗

〖T_1 sen 26°+T〗_2 sen 45°=W_2

〖〖0,43 T〗_1+0,70 T〗_2=W_2

0,43∙0,686 N+0,70∙0,87 N=W_2

0,294 N+0,609 N= W_2

W_2=0,903 N

W_2=M_2 g

M_2=W_2/g=(0,903 N)/(9,8 m/s^2 )=0,092 Kg

Este valor es aproximado al que utilizamos en la práctica 0,10 Kg.

M3

...