Diagrama de cuerpo libre y triángulo de fuerzas

Introducción

Para aplicar las condiciones de equilibrio y resolver los diferentes componentes de tres fuerzas concurrentes se puede utilizar la suma vectorial o bien aplicar la ley de los senos o la ley de los cosenos.

Diagrama de cuerpo libre y triángulo de fuerzas

Ley de cosenos:

Ley de los senos:

Por lo tanto, para resolver un problema y encontrar la solución es necesario representar el diagrama de cuerpo libre (o diagrama vectorial) que muestre todas las fuerzas que están actuando sobre el objeto, ya que del análisis de éste se obtienen las ecuaciones para resolver un problema en particular.

En cuanto a la suma de momentos se considera el sentido de giro, ya que las fuerzas que tiendan a hacer girar al cuerpo en sentido de las manecillas del reloj se considerarán como generadoras de un momento negativo, y en sentido opuesto a las manecillas del reloj el momento será positivo, el momento está definido por M = Fuerza x Brazo de palanca, en forma escalar

M = F R

+ -

Equipo

1 Dinamómetro de 0 a 100 g 2 Pinzas de nuez

1 Dinamómetro de 0 a 500 g 1 Transportador

2 Soportes universales Hilo

1 Regla graduada de 2 Poleas

50 cm con perforaciones

1 Juego de pesas 2 Balanzas

1 Tablita de perfosel 1 Regla de madera de 1 m

Experimento 1

Procedimiento experimental

Usando los Soportes Universales como base y 2 poleas sujetamos el hilo entre estos para formar una palanca para calcular magnitud de las tensiones de las Fuerzas 1 y 2.

Sujetando las pesas con el hilo

Como se muestra a continuación calculamos los pesos de los objetos de diferente gramaje (en g) a continuación se muestra la tabla de referencia con los datos usados y demostrados.

Equilibrio de 3 fuerzas concurrentes

Esquema Acotado

Resultados y discusión

Aun calculando los valores correspondientes no son exactos dado de que se encontraban desequilibrados los instrumentos de trabajo

Estos fueron medidos con el transportador y la regla, con ayuda de nuestros compañeros.

Medición del ángulo de la T1

Como se puede observar en la imagen se demuestra cómo se midió el ángulo central de nuestro experimento

Medición del ángulo interno

A continuación se demuestra la tabla con los resultados correspondientes del experimento

Fuerza (g) Valor experimental Ángulo medido Valor calculado

T1 60 40 300

T2 30 20 250

W 300 50 500

Tabla de resultados experimento 1

Diagrama de cuerpo libre:

Diagrama de cuerpo libre del experimento 1

Experimento 2

Procedimiento experimental

Usando el soporte universal colocamos el Dinamómetro y la regla de 30 cm perforada, de esta colgamos las pesas de diferente gramaje, tratando de conseguir su equilibrio entre estas.

Equilibrio de peso

Nos costó trabajo dado que el material no estaba en buenas condiciones, las perforaciones que tenía no eran exactas y el hilo estaba desalineado, para esto, nuestro compañero tuvo q recorrer el hilo en algunas ocasiones para poder conseguir su equilibrio total, como se puede observar en la siguiente imagen.

Tratando de equilibrar la regla

Esquema Acotado

Resultados y discusión

A continuación se muestran los resultados del experimento 2, desafortunadamente se encontraba el dinamómetro desequilibrado, por unos escasos 2 cm pero eso no nos impidió calcular los valores.

Fuerza Fuerza (g) Fuerza (N) Vector de posición (m) Momento N-m

F1 410 3.0 .10 2.9

F2 260 2.7 .10 2.6

...