Fuerza O Torque

MATERIALES

• Computadora personal con programa Data Estudio instalado

• Interfase USB Link

• Sensor de fuerza

• Pesa de 0,5 N (6)

• Varillas (3)

• Bases soporte (3)

• Palanca con cursor y manecilla

• Nuez doble

• Grapas

• Transportador

• Regla

• Calculadora

FUNDAMENTO TEÓRICO

1. FUERZA

La fuerza es una magnitud física que mide la intensidad del intercambio de momento lineal entre dos partículas o sistemas de partículas. Según una definición clásica, fuerza es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los materiales. No debe confundirse con los conceptos de esfuerzo o de energía.

En el Sistema Internacional de Unidades, la unidad de medida de fuerza es el newton (símbolo: N), nombrada así en reconocimiento a Isaac Newton por su aportación a la física, especialmente a la mecánica clásica.

Una fuerza es algo que cuando actúa sobre un cuerpo, de cierta masa, le provoca un efecto. Por ejemplo, al levantar pesas, al golpear una pelota con la cabeza o con el pie, al empujar algún cuerpo sólido, al tirar una locomotora de los vagones, al realizar un esfuerzo muscular al empujar algo, entre otras cosas.

Clasificación de las fuerzas

Según su punto de aplicación:

a) Fuerzas de contacto: son aquellas en que el cuerpo que ejerce la fuerza está en contacto directo con el cuerpo que la recibe. Ej. Un golpe de cabeza a la pelota, sujetar algo, tirar algo, etc.

b) Fuerzas a distancia: el cuerpo que ejerce la fuerza y quien la recibe no entran en contacto físicamente.

El ejemplo más familiar de una fuerza de este tipo es la atracción gravitatoria terrestre, responsable de que todos los cuerpos caigan hacia el suelo. Otro ejemplo es la fuerza que un imán ejerce sobre otro imán o sobre un clavo.

Según el tiempo que dura la aplicación de la fuerza:

a) Fuerzas impulsivas: son, generalmente, de muy corta duración, por ejemplo: un golpe de raqueta.

b) Fuerzas de larga duración: son las que actúan durante un tiempo comparable o mayor que los tiempos característicos del problema de que se trate.

Por ejemplo, el peso de una persona es una fuerza que la Tierra ejerce siempre sobre la persona. La fuerza que ejerce un cable que sostiene una lámpara, durará todo el tiempo que la lámpara esté colgando de ese cable. La fuerza que ejerce el cable sobre un teleférico durará mientras ahí esté.

Asimismo, las fuerzas que actúan sobre un cuerpo pueden ser exteriores e interiores:

a) Fuerzas exteriores: son las que actúan sobre un cuerpo siendo ejercidas por otros cuerpos.

b) Fuerzas interiores: son las que una parte de un cuerpo ejerce sobre otra parte de sí mismo.

Unidades de fuerza

El primer paso para poder cuantificar una magnitud física es establecer una unidad para medirla.

En el Sistema Internacional (SI) de unidades la fuerza se mide en newtons (símbolo: N), en el CGS en dinas (símbolo, dyn) y en el sistema técnico en kilopondio (símbolo: kp), siendo un kilopondio lo que comúnmente se llama un kilogramo, un kilogramo fuerza o simplemente un kilo.

Un newton es la fuerza que, al ser aplicada a un cuerpo de masa 1 Kilogramo, le comunica una aceleración de 1 metro por segundo al cuadrado.

Cantidad vectorial

Una fuerza es una cantidad vectorial. ¿Qué significa esto?

Significa que tiene tres componentes:

— un valor, que viene dado por un número y una unidad de medida (25 Newton, por ejemplo).

— una dirección, que vendría a ser la línea de acción de la fuerza (dirección vertical, por ejemplo).

— un sentido, que vendría a ser la orientación, el hacia dónde se dirige la fuerza (hacia arriba, por ejemplo).

2. EQUILIBRIO

Cuando un cuerpo está en equilibrio estático, si se lo mantiene así, sin ningún tipo de modificación, no sufrirá aceleración de traslación o rotación, en tanto, si el mismo se desplaza levemente, pueden suceder tres cosas: que el objeto regrese a su posición original (equilibrio estable), el objeto se aparte aún más de su posición original (equilibrio inestable) o que se mantenga en su nueva posición (equilibrio indiferente o neutro). En tanto, si bien el término goza de un amplio uso en distintas áreas, como ser la física, biología y la economía, en todas estas siempre referirá a algo que se mantiene en justa medida a pesar de las incidencias o contingencias.

En el campo de la Física

En el campo de la Física y la ingeniería encontramos tres tipos de equilibrios, el termodinámico que se refiere a la situación de un sistema físico en el cual sus factores externos y procesos internos no producen cambios de temperatura o presión.

3. Estática

La estática es la rama de la mecánica clásica que analiza las cargas (fuerza, par / momento) y estudia el equilibrio de fuerzas en los sistemas físicos en equilibrio estático, es decir, en un estado en el que las posiciones relativas de los subsistemas no varían con el tiempo. La primera ley de Newton implica que la red de la fuerza y el par neto (también conocido como momento de fuerza) de cada organismo en el sistema es igual a cero. De esta limitación pueden derivarse cantidades como la carga o la presión. La red de fuerzas de igual a cero se conoce como la primera condición de equilibrio, y el par neto igual a cero se conoce como la segunda condición de equilibrio.

La estática proporciona, mediante el empleo de la mecánica del sólido rígido, solución a los problemas denominados isostáticos. En estos problemas, es suficiente plantear las condiciones básicas de equilibrio, que son:

-El resultado de la suma de fuerzas es nulo.

-El resultado de la suma de momentos respecto a un punto es nulo.

Estas dos condiciones, mediante el álgebra vectorial, se convierten en un sistema de ecuaciones; la resolución de este sistema de ecuaciones es la solución de la condición de equilibrio.

Existen métodos de resolución de este tipo de problemas estáticos mediante gráficos, heredados de los tiempos en que la complejidad de la resolución de sistemas de ecuaciones se evitaba mediante la geometría, si bien actualmente se tiende al cálculo por ordenador.

PROCEDIMIENTO

A. Verificación del dinamómetro:

Ensamblamos todas las piezas como se ve en la figura 1.

FIGURA N°1

Luego insertamos los dinamómetros en la interfase Power Link y seguidamente ingresamos al programa Data Estudio, seleccionamos la opción crear nuevo experimento, el programa reconocerá los dinamómetros.

Configuramos

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