fisica experimental

PRACTICA DE LABORATORIO N° 1
EQUILIBRIO DE FUERZAS

I. OBJETIVOS:
Comprobar la primera condición de equilibrio para un sistema de fuerzas concurrentes en un punto.
Comprobar la segunda condición de equilibrio par un sistema de fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicación.
Analizar y comprobar los resultados teórico-prácticos mediante las tablas propuestas.

II. FUNDAMENTOTEÓRICO:
Primera ley de Newton
La primera ley de Newton, conocida también como la ley de inercia, nos dice que si sobre un cuerpo no actúa ningún otro, este permanecerá indefinidamente moviéndose en line recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale a velocidad cero). Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cuál sea el observador que describa elmovimiento. Así, para un pasajero de un tren, el boletero se está moviendo a una gran velocidad. Se necesita, por tanto, un sistema de referencia al cual referir el movimiento. La primera ley de newton sirve para definir un tipo especial de sistemas de referencia conocidos como “Sistemas de Referencia Inerciales”, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre elque no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
La Primera ley de Newton se enuncia como sigue.
“Todo cuerpo permanece en su estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros cuerpos actúen sobre él”
Considerando que la fuerza es una cantidad vectorial, el análisis experimental correspondiente a las fuerzas requiere herramienta de álgebra vectorial. Elloimplica el conocimiento de la suma de vectores concurrentes, al cual también se le denomina vector resultante, dado por:


Siendo …. Fuerzas concurrentes en el centro de masa del cuerpo.
El producto escalarse realiza entre dos cantidades vectoriales, como resultado de esta operación se determina una cantidad escalar, definido por:


F,r: son los módulos de los vectores respectivamenteMientras tanto. El producto vectorial se opera entre dos vectores, cuyo resultado es otra cantidad vectorial, el módulo de este nuevo vector está dada por:

Donde : Angulo entre los vectores y . La representación gráfica de estas operaciones algebraicas se ilustra en la figura 1.1 y 1.2

Fig 1.1 Fig 1.2
Los vectores se pueden descomponerse en sus componentes ortogonales a los vectoresunitarios y. Por lo que cualquier vector se puede expresar de la siguiente forma

En el plano cartesiano X-Y las componentes ortogonales se determinan mediante las siguientes ecuaciones de transformación:
………. (1.3a)
………. (1.3b)
………. (1.3c)

Las condiciones de equilibrio son las que garantizan a que los cuerpos pueden encontrarse en equilibrio de traslación y/o rotación.
Primera condiciónde equilibrio.
“Para que un cuerpo se encuentre en reposos absoluto o con movimiento rectilíneo uniforme si y solo si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el son nulos”.
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo lo hacen en único punto, este punto por lo general coincide con el centro de masa del cuerpo; por ello todas las fuerzas son concurrentes en el centro de masa. Para evaluareste equilibrio es necesario igualar a cero el vector resultante representado por la ecuación (1.1).
Segunda condición de equilibrio.
“Para que el cuerpo rígido se encuentre en equilibrio de rotación si y solo si el momento resultante sobre el cuerpo con respecto a cualquier punto es nulo”.
El momento de una fuerza también conocido como torque es un vector obtenido mediante la operación deproducto vectorial entre los vectores de posición del punto de aplicación (r) y la fuerza (F) que ocasiona la rotación al cuerpo con respecto a un punto en especifico . La magnitud de este vector Esla representada por la ecuación (1.2). Para evaluar el equilibrio de un cuerpo rígido, se tiene que utilizar las dos condiciones de equilibrio indicadas.
A una fuerza se denomina fuerza de gravedad o...