Estática - Estudio de Fuerzas

Estática - Estudio de Fuerzas

Experimento Nº 5

I. Objetivo general

1. Comprobar experimentalmente que las fuerzas obedecen a las propiedades de los vectores.

2. Lograr el equilibrio de una viga que puede rotar en torno a un eje, por medio de la aplicación de fuerzas y torques.

II. Fundamentos teóricos

El concepto de fuerza se relaciona frecuentemente con esfuerzo muscular, empuje, tracción etcétera. Para mover una mesa debemos empujarla realizando un esfuerzo muscular, aplicado a un punto de la mesa. Además la mesa la empujamos en determinado sentido. Recordemos que las magnitudes que se definen con módulo (número y unidad), dirección y sentido se llaman vectores y las magnitudes que se definen con un número y su unidad se llaman escalares.

Otras fuerzas que podemos mencionar son: tensión, fuerza de roce, peso y normal. Las fuerzas que son ejercidas mediante cuerdas se las denomina tensiones. A la fuerza que ejerce la Tierra sobre los objetos cercanos, por la atracción gravitacional, se la denomina fuerza peso y está verticalmente dirigida hacia el centro de la Tierra y tiene un módulo W = mg, siendo m la masa del cuerpo y g el módulo de la aceleración de gravedad.

Si se tienen dos superficies en contacto, a la componente perpendicular a la superficie se la llama normal N y a la componente tangencial que ejerce la superficie, se le llama fuerza de roce f. (Si el cuerpo está en equilibrio estático esta fuerza se denomina fuerza de roce estático, fk).

Las fuerzas se miden con dinamómetros o sensores de fuerza.

¿Qué haría usted si le solicitaran su colaboración para mover un tablón rectangular de un lugar de instalación a otro?

Seguramente iniciaría su investigación preguntándose: ¿Cuán pesado es? Además observará el lugar donde se encuentra y dónde debe quedar instalado. Luego propondrá algunas soluciones de cómo y con qué hacerlo.

Aquí estudiaremos un sistema a escala semejante y simplificado para los efectos anteriormente indicados con una viga (barra horizontal) apoyada por un extremo y sostenida por una cuerda por el otro. Para estos efectos debemos tener claro cuánta fuerza deberá hacer la cuerda para tirar de la viga y cuánto peso soporta esta.

Resolveremos el problema matemáticamente haciendo uso del conocimiento de fuerzas que pertenecena un mismo plano (coplanares) y tomando datos directamente del modelo a escala. Para esto debemos tener claro el concepto de fuerzas, unidades y representación gráfica de un vector. Para lograr el equilibrio de cuerpos se deben cumplir las ecuaciones:

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