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EQUILIBRIO DE UN CUERPO FIGIDO
ESPERIENCIA N°6

I. OBJETIVOS

- Estudiar el comportamiento de las fuerzas concurrentes y fuerzas paralelas.
- Establecer las condiciones necesarias para que un sistema se encuentra en equilibrio.

II. EQUIPOS Y MATERIALES

* Soportes universales
* Poleas
* Juego de pesas
* Regla patrón/con orificios)
* Cuerda
* Clamps o agarraderas* Porta pesas
* Dinamómetros
* Balanza
* Tablero
* Transportador

III. FUNDAMENTO TEORICO

Las condiciones para que un cuerpo se encuentre en reposo son:

a) EQUILIBRIO DE TRASLACIÓN
“La suma vectorial de todas las fuerzas que actúan sobre el sólido es igual a cero”. Esto ocurre cuando el cuerpo no se traslada o cuando se mueve a velocidad constante; es decir cuandola aceleración lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial.
= D1 + F2 +F3+.....+ FN = 0

b) EQUILIBRIO DE ROTACIÓN
“La suma vectorial de todos los torques o momentos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo, relativos a cualquier punto dado, sea cero”. Esto ocurre cuando la aceleración angular alrededor de cualquier eje es igual a cero.i = i +2i +3i+....+ ni = 0
Para que se cumpla la segunda condición de equilibrio se deben realizar los siguientes pasos:

1. Se identifica todas las fuerzas aplicadas al cuerpo.
2. Se escoge un punto respecto al cual se analizará el torque.
3. Se encuentran los torques para el punto escogido
4. Se realiza la suma de torques y se iguala a cero.

Tener en cuenta esta formulación, serefiere sólo al caso cuando las fuerzas y las distancias esté sobre un mismo plano. Es decir, no es un problema tridimensional. La suma de las torques respecto a cualquier punto, dentro o fuera del cuerpo debe ser igual a cero.
Ejemplos:
La figura 6.2 muestra una viga (cuerpo r), donde la fuerza total sobre este es cero. Pero el torque resultante respecto a su centro es diferente de cero, cuyomodulo es igual a 2Fd, donde “d” es la diferencia desde el punto de aplicación a las fuerzas (F y –F) al dentro de la viga. En este caso la viga tendrá una tendencia al giro de forma anti horaria.
En la figura 6.3 la fuerza total es 2F y el torque respecto a su centro es cero. Por lo tanto existe un equilibrio de rotación pero no de traslación. En este caso la viga asciende verticalmente sin rotar.En la figura 6.4 muestra la viga en reposos absoluto. Está en equilibrio tanto de traslación como de rotación.

IV. PROCEDIMIENTO Y RESULTADOS

1. Arme el sistema de la Figura 4. Suspendan en los extremos de la cuerda pesos diferentes F1, F2 y en el centro un peso E3. Deje que el sistema se estabilice. Recuerde que debe cumplirse la ley de la desigualdad de los lados del triángulo “unlado es menor que la suma de los otros dos y mayor que su diferencia”.

2. Coloque el tablero (con un papel) en la parte posterior de la cuerda y marque las direcciones de las cuerdas en el papel.

3. Retira el papel y anote en cada línea los valores de los pesos correspondientes.

4. Complete el paralelogramo de fuerzas con una escala conveniente para los valores de F1 y F2.5. Repita los pasos 1, 2, 3 y 4.

a. Coloque F1, F2 y E iguales en módulo y mida los ángulos, y que se forman alrededor del punto.
* Elegimos masas iguales de masa 0.05 Kg
Por lo tanto, considerando la aceleración de la gravedad 9.8 m/.s2, la fuerza en Newton será 0.49 N.
Hallamos los ángulos, y donde:
= = = 120°

b. Coloque |F1 | ; |F2 | y |E | que estén en la relación de3; 4; 5 y mida los ángulos que forma entre ellos.
* Elegimos masas:
m1F1 = 60 g =0.06 kg
m2F2 = 80 g =0.08 kg
m3F3 = 100 g =0.1 kg

Por lo tanto las fuerzas serán:
|F1 | = 9.8 m/s2 x 0.06 kg = 0.588 N
|F2 | = 9.8 m/s2 x 0.08 kg = 0.784 N
|F | = 9.8 m/s2 x 0.1 kg = 0.98 N

Donde los ángulos serán:
= 90°
= 143°
= 127°

c.Coloque |F1|: |F2 |: |E |...
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