Estática. Segunda condición de equilibrio

INTRODUCCION:

En el anterior informe hemos tomado en cuenta que los objetos son masas puntuales y que las fuerzas son las causas del equilibrio de traslación. Sin embargo, las fuerzas también pueden producir rotaciones.

La primera condición de equilibrio no es suficiente para garantizar que un cuerpo con fuerzas no concurrentes se encuentre en un estado estático; a pesar de que sus fuerzas se equilibren, el cuerpo puede girar respecto a un eje que permanece fijo. Por ello, recurriremos a la segunda condición de equilibrio donde aparecerá una nueva magnitud denominada momento de una fuerza respecto a un eje fijo que nos va a permitir determinar el efecto de una fuerza sobre el giro de un cuerpo.

En el presente informe experimentaremos la segunda condición de equilibrio y evaluaremos los resultados obtenidos.

1. OBJETIVOS:

• Comprobar experimentalmente la segunda condición de equilibrio, para fuerzas coplanares no concurrentes.

• Verificar los resultados obtenidos experimentalmente y contrastarlos con los procedimientos teóricos dados en clase y establecerlas diferencias.

• Determinar relaciones matemáticas entre las variables físicas que interviene en un experimento.

2. MATERIALES:

• Computadora personal con programa Logger Pro instalado

• Interfase Vernier

[pic 1]

• Sensor de fuerza

• Caja de pesas y portapesas

• Base soporte

• Palanca con cursor

• Grapas (pin) 

• Transportador[pic 2]

• Regla

• Calculadora.

3. FUNDAMENTO TEORICO:

Momento o torque de una fuerza:

Se llama momento de una fuerza respecto a un determinado punto al producto de la fuerza por la distancia que separa el punto de la recta de aplicación de la misma. Es decir, se puede definir como el efecto de giro que se produce sobre un cuerpo alrededor de un punto eje.

M = F * l

Donde:

l: Distancia que se tiene al momento de aplicar la fuerza.

F: Fuerza que se aplica.

[pic 3]

Vectorialmente:

[pic 4]

Palancas:

La palanca es un sistema físico muy simple formado por una barra rígida en uno de cuyos extremos se sitúa un cuerpo material pesado. Modificando el punto de apoyo de la barra en el suelo, es posible levantar con mayor o menor facilidad el cuerpo, aplicando para ello una fuerza en el extremo contrario.

En situación de equilibrio, el producto de las fuerzas por los brazos desde el extremo de la barra al punto de apoyo es constante.

Teorema de Varignon:

Momento de la resultante = Suma de los momentos individuales

Mresul = lresul .Fresul = l1 .F1 + l2 F2 +.....+ lnFn

Segunda condición de equilibrio:

La segunda y última condición de equilibrio de un cuerpo se refiere a que la suma delos momentos aplicados a él tiene que ser nula, la cual garantiza que el cuerpo no gire.

∑ M0 = 0

4. PROCEDIMIENTO

4.1 Momento de una fuerza o torque

Se tuvo que ensamblar el sensor, la regla y la porta pesas según los casos mostrados en el manual.


4.2 Momento de una fuerza con varias fuerzas aplicadas       
Se tuvo que hacer el montaje de la porta pesas de las y el sensor como los casos mostrados en el manual.


4.3 Palanca de un solo brazo 
Se ensamblo las piezas tal como estaba mostrado en el manual donde el peso de las porta pesas debían de ser iguales en el cual la regla de equilibrio debía permanecer en sentido horizontal y el sensor perpendicular a la regla.
[pic 5][pic 6][pic 7]

4.4 Reacciones en un pasador
Se hizo el montaje tal como estaba mostrado en el manual en donde se tuvo que hallar el ángulo entre la regla y el sensor en el cual estaba comprendido entre 60⁰ y 40⁰. El peso de los porta pesas debían de ser iguales.

        [pic 8]

5. RESULTADOS OBTENIDOS

5.1 Momento de una fuerza o torque

5.1.1.        ¿Qué es momento de una fuerza o torque?  
Se llama momento a toda tendencia a que el cuerpo gire alrededor de un punto que no está en la línea de acción de la fuerza.

5.1.2.        ¿Qué es brazo de palanca?
Es aquel punto de apoyo de una fuerza dinámica.

5.1.3.        El brazo de palanca l1 ¿Está en relación inversamente proporcional con la fuerza F1? Explique.
Si dado que aumentar la longitud del brazo de palanca menor será la fuerza.

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