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Laboratorio de Física General No.2

3. Práctica N° 7 – Sistemas en equilibrio
Titulo: Equilibrio de fuerzas
Objetivo: Aplicar los conceptos de descomposición de un vector y sumatoria de fuerzas.
Es muy raro que sobre un cuerpo actúe una sola fuerza. Se conoce como sistema de fuerzas al conjunto de varias de ellas que actúan sobre un cuerpo y pueden ser sustituidas por otras. En todosistema se llaman componentes las distintas fuerzas que actúan sobre el cuerpo y resultante, la fuerza que equivalga a las anteriores.
Equilibrio de fuerzas
Son fuerzas opuestas las que tienen la misma intensidad y dirección pero son de sentido contrario. Cuando 2 fuerzas opuestas actúan sobre un mismo cuerpo producen un equilibrio. El equilibrio se manifiesta porque el cuerpo no se mueve,presentándose un reposo aparente, diferente del reposo absoluto (cuando no actúa ninguna fuerza).
Condiciones Generales de Equilibrio
La suma algebraica de las componentes (rectangulares) de todas las fuerzas según cualquier línea es igual a cero.
La suma algebraica de los momentos de todas las fuerzas respecto cualquier línea (cualquier punto para fuerzas coplanares) es igual a cero.
Se aplicaránen seguida estas condiciones generales de equilibrio en las varias clases de sistemas de fuerzas, a fin de deducir las condiciones suficientes para obtener resultante nula en cada caso.
Hay solo una condición de equilibrio que puede expresarse (1) ∑F = 0 o (2) ∑M8 = 0. La (1) establece que la suma algebraica de las fuerzas es cero, y la (2) que la suma algebraica de los momentos respectocualquier punto (no en la línea de acción) es cero. La condición gráfica de equilibrio es que el polígono de fuerzas queda cerrado.


Fig. 4. Sistema de fuerzas en equilibrio.
En un sistema de fuerzas como el indicado en la figura 2 y que se encuentra en equilibrio, la ecuación que nos indica tal situación es[4]
ECUACIONES



Un sólido rígido está en equilibrio de traslación cuando lasuma de las componentes de las fuerzas que actúan sobre él es cero.
PROCEDIMIENTO:
Monte los soportes y las poleas como se indica:
1. Tome varias pesitas y asígneles el valor M3
2. Como se indica en el dibujo, encuentre dos masas M1 y M2 que equilibren el sistema. El equilibrio del sistema está determinado por los ángulos de las cuerdas con la horizontalα y β. Tome dos posiciones diferentespara la misma masa M3 y dibuje los diagramas de fuerzas sobre papel milimetrado.
3. Repita los pasos 2 y 3 con diferentes valores para M1 M2 y M3 y complete la tabla 2, sistemas 2 y3. Tenga en cuenta que en sistema 3, el valor de α es diferente a β.
Datos registrados:
M1 M2 M3 β α
SISTEMA 1 60g 70g 100g 61º 50º
SISTEMA 2 30g 30g 50g 38º 35º
SISTEMA 3 100g 100g 170g 49º 34º
Tabla2. Sistemasen equilibrio.


Fig.5. Evidencia toma de medidas práctica 7.
INFORME
3.1. Realice un diagrama de cuerpo libre de cada sistema.
Diagrama de Fuerza Sistema 1












Diagrama de Fuerza Sistema 2











Diagrama de Fuerza Sistema 3


















3.2 .Realice el análisis matemático y encuentre el valor de F1, F2 Y F3.(Ver anexo 4 sesiónde laboratorio)
Masa 3:
Nudo A:
∑ Fy = T2y + T1y – T3 =0
∑ Fy = T2sen38º+ T1sen 35º= T3 (1)

∑ Fx = T2x + T1x =0
∑ Fx = T2cos 38º – T1cos 35º = 0 (2)

Nudo B:
∑ Fx = No hay
∑ Fy= T3-m.g = 0
T3 = m.g T3= 100g. 10m/seg2
T3= 1000 N

Ahora se resuelven las ecuaciones 1 y 2
∑ Fy= T2sen38º+ T1sen 35º= T3 (1)
∑ Fx = T2cos 38º – T1cos 35º = 0(2)

( 1) =(0.615T2 + 0.573T1= 1000N) 0.5
(2) = (0.5T2-0.64T1= 0) -0.86
=0.43T2+0.38T1=70N
=-0.43T2+0.55T1=0
0.93T1=70N
T1=70N/0.93
T1=75.26N
Para hallar la tensión 2 se puede despejar la ecuación 1

= T2sen 60+ T1sen 50= T3 (1)
= (T2)( 0.86)+ 0.76 (75.26N)=700N
= (T2)( 0.86)+57.19=700N...