Practica 2 Estática

Objetivo

Realizar la verificación experimental de:

a) El principio de Equilibrio

b) El principio de adición de sistema de fuerzas en equilibrio.

c) El principio de Stevin

Antecedentes

PRINCIPIO DEL EQUILIBRIO.

Cuando la resultante de un sistema de fuerzas concurrentes Fi que actúan sobre una partícula es cero, se dice que la partícula está en equilibrio.

Considerando en el plano las componentes de las fuerzas Fi, se tiene:

Estas ecuaciones escalares de equilibrio afirman que la suma algebraica de las componentes x, como de las componentes y, de todas las fuerzas que actúan sobre la partícula debe ser igual a cero

El Principio de Adición de Sistemas de Fuerzas en equilibrio

Dos o más vectores pueden sumarse vectorialmente. Sean F1, F2 y F3 tres fuerzas concurrentes coplanares aplicadas a un cuerpo de tal modo que éste se encuentra en equilibrio.

Debido a ello, la resultante de la suma de estas tres fuerzas es cero. Es decir, F (resultante) = 0, donde F = F1 + F2 + F3 Este resultado produce las ecuaciones escalares: Entonces, F1x + F2x + F3x = 0 F1y + F2y + F3y = 0.

Principio de Stevin

La ley del paralelogramo nos da el efecto de dos fuerzas interactuando simultáneamente sobre un cuerpo como una fuerza única. Si tiramos de un objeto de dos cuerdas no paralelas no esperaremos que el objeto se mueva en la dirección de una de las cuerdas, sino en un sentido que suma los dos efectos. Para saber cuál es el sentido del movimiento se construye un paralelogramo cuyos lados son los vectores fuerza a

sumar y su diagonal es el vector resultante. No importa el orden en que se sumen, siempre el resultado será el mismo (La suma de vectores cumple la ley conmutativa).

Método del paralelogramo.- Consiste en disponer gráficamente los dos vectores de manera que los orígenes de ambos coincidan en los puntos, completando el resto del paralelogramo con las paralelas a cada uno (ver gráfico a la derecha). El resultado de la suma se obtiene partiendo del origen de ambos vectores. Este método es aplicado dentro de la existencia de 2 fuerzas las cuales tienen ángulo de separación entre las 2 de tal forma que al realizar la proyección o traslación de cada una de ellas formemos un cuadrilátero y que para esto es importante considerar que para la solución se deben emplear dos condiciones. El método matemático consiste en emplear un cálculo de la fuerza resultante la ley de los cósenos, la cual establece la apertura del ángulo entre la combinación de un triángulo de 90º y un triángulo mayor o menor de 90º.

DESARROLLO Y RESULTADOS

Primera parte

1.- Nivelamos la mesa de fuerzas con ayuda de la profesora Cynthia

2.-Se colocaron 4 hilos atados a un anillo sobre la mesa.

3.- Después se buscaron los ángulos de tal manera que se encontraran en equilibrio los 4 pesos correspondientes atados a cada extremo de los hilos y el anillo quedara horizontal.

FUERZA MAGNITUD POSICIÓN ANGULAR (grados)

F1 1.956N 0

F2 1.956N 180

Utilizando los mismos hilos

FUERZA SISTEMAS MAGNITUD POSICIÓN ANGULAR (grados)

F1 SISTEMA ORIGINAL 1.956N 0

F2 SISTEMA ORIGINAL 1.956N 180

F3 SISTEMA ADICIONADO 1.467N 0

F4 SISTEMA ADICIONADO 1.467N 180

Utilizando otros hilos

FUERZA SISTEMAS MAGNITUD POSICIÓN ANGULAR (grados)

F1 SISTEMA ORIGINAL 1.956N 0

F2 SISTEMA ORIGINAL 1.956N 180

F3 SISTEMA ADICIONADO 1.66 N 115

F4 SISTEMA ADICIONADO 1.66N 285

PARTE 2

1.- De las misma manera que en el experimento anterior se colocaron sobre las mesa 3 fuerzas esta vez (Se quitó un hilo).

2.-Se colocó un peso más en cada extremo de los 3 hilos restantes.

3.-Nuevamente se buscó el ángulo adecuado para que las 3 fuerzas estuvieran en equilibrio.

4.- Como resultado al ser los 3 pesos iguales nuevamente los ángulos eran proporcionalmente distantes entre sí.

FUERZA MAGNITUD POSICIÓN ANGULAR (grados)

F1 1.467N 60

F2 1.467N 180

F3 1.467N 300

Ahora en componentes ortogonales

FUERZA MAGNITUD POSICIÓN ANGULAR (grados)

F1 1.467N 60

F2 1.467N 150

F3 2.05N 285

PARTE 3

1.-Se colocaron 4 hilos estas ves sobre la mesa de fuerzas.

2.-Se calibro el dinamómetro.

3.-Entres extremos de los hilos se colocaron 3 pesos diferentes entre sí de por lo menos mayores a 200gr.

4.-En el 4 hilo se colocó el dinamómetro de manera que junto con las otras 3 fuerzas se encontraran los ángulos para que el sistema estuviera en equilibrio.

5.-Se observó la magnitud en el dinamómetro para que dicho sistema de fuerzas sea igual a cero (Equilibrio).

FUERZA MAGNITUD POSICIÓN

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