Fuerzas Coplanares Concurentes

PRÀCTICA Nº 4

FUERZAS COPLANARES CONCURRENTES

OBJETIVOS

1) Determinar la resultante de varias fuerzas coplanares concurrentes usando los métodos de adición de vectores.

2) Verificar la condición de equilibrio de un cuerpo sometido a fuerzas coplanares concurrentes, en una mesa de fuerza.

Material que debe traer el alumno: - Juego de Escuadras - Transportador

1. INTRODUCCIÓN.Muchas cantidades físicas, quedan completamente determinadas por su magnitud expresada en alguna unidad conveniente. Dichas cantidades se

llaman escalares. Ejemplo: longitud, tiempo, volumen, densidad.

Otras magnitudes físicas requieren para su completa determinación que se especifique tanto su dirección como su magnitud. Dichas cantidades las llamamos vectores. Ejemplo: desplazamiento,velocidad, fuerza, etc.

Cualquier magnitud vectorial se representa gráficamente por un segmento rectilíneo AB (Fig. 1), la longitud del cual, en cierta escala (módulo), mientras que la dirección

corresponde a la magnitud del vector

coincide con la dirección del vector. Esta situación se indica en la figura con una flecha.

B

A

Fig. 1

Para distinguir los vectores de los escalaresdesignaremos el vector con una letra y una barra encima. Ej.: el vector V .

2. CONCEPTO DE FUERZA.

El concepto de fuerza surge de la experiencia diaria. Llamamos fuerza a la medida de la acción de un cuerpo sobre otro, como resultado de la cual el cuerpo cambia su estado de movimiento o equilibrio.

En la vida real nos tropezamos con diferentes fuerzas: fuerza de la gravedad, fuerza deatracción y repulsión de los cuerpos electrizados e imantados, fuerza de rozamiento, fuerza de reacción de un cuerpo sobre otro, etc.

Si la variación del estado de un cuerpo se expresa en la modificación de su velocidad, tenemos la manifestación dinámica de la fuerza. Si se expresa por la deformación se dice que tenemos la manifestación estática de la fuerza.

De acuerdo con la experiencia, laacción de una fuerza sobre un cuerpo se determina por los tres elementos siguientes: a) punto de aplicación de la fuerza , b) dirección de la fuerza, c) magnitud de la fuerza. La magnitud (módulo) de una fuerza se mide utilizando el dinamómetro.

Unidades de Medidas de Fuerzas. m Sistema Internacional (S.I.) – Newton = Kg. —— S2 gr. . cm. C G S - DINA = ————

S2 Lbm . pie Inglés - Libra fuerza= ————— S2 Sistema Métrico Gravitacional: kgf.

1 kgf = 9.8 Newton

3. SISTEMA DE FUERZAS CONCURRENTES.

Se llama sistema de fuerzas concurrentes al sistema de fuerzas cuyas líneas de acción se interceptan en un punto. (Ver figura 2) Si el sistema de fuerzas es tal que sus líneas de acción están situadas en un plano se le llama sistema coplanar de fuerzas concurrentes.

F2 F1

F3 Fig. 2En la experiencia a realizar utilizaremos la fuerza de gravedad, comúnmente denominada PESO y comprobaremos que se combinan de acuerdo con las reglas del álgebra vectorial. Para determinar la resultante de un sistema de fuerzas concurrentes usaremos los métodos de adición de vectores.

MÉTODO GRÁFICO.

Para el empleo del método gráfico se debe seleccionar una escala adecuada de manera queal representar la magnitud de las fuerzas en su diagrama vectorial éste ocupe el mayor espacio posible de la hoja. Los ángulos que las fuerzas forman con el eje de referencia se miden con un transportador.

a) Método del paralelogramo. La suma de dos fuerzas (vectores) Ғ1 y Ғ2 aplicadas a un mismo pto O se obtiene construyendo un paralelogramo con Ғ1 y Ғ2 como lados contiguos del paralelogramo.La diagonal que pasa por O representa la resultante en módulo y dirección de las fuerzas Ғ1 y Ғ2 . adoptada su longitud y el ángulo θ. Y Queda sólo medir en la escala

F2 R θ 0 Fig. 3 F1 X

b) Método del Polígono.

Cuando deseamos sumar más de dos fuerzas (vectores), utilizamos este método que consiste en escoger un punto O en el plano de las fuerzas y trazar un vector fuerza (por ejemplo...