Prueba

Material de trabajo autónomo

Unidad de aprendizaje 4

Material de trabajo autónomo Semana 4
Equilibrio de cuerpo rígido

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Índice
Instrucciones____________________________________________________ 4 I. Torque ______________________________________________________ 4 II. Equilibrio ____________________________________________________ 5 Balotario para la práctica_________________________________________ 10

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Material de trabajo autónomo Semana 4 Equilibrio de cuerpo rígido
Material producido por Yuri Milachay, Jorge de la Flor y Soledad Tinoco Física 1. Área de Ciencias Edición: TICE, UPC Copyright © UPC, 2011

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Instrucciones
A continuación,encontrarás una guía de estudios especialmente diseñada para trabajar el libro de texto de Física para la Ciencia y la Tecnología de los Autores Tipler y Mosca, Tomo I, 6° edición, Ed. Reverté. En este material encontrarás enfoques conceptuales alternativos, así como ejercicios desarrollados y sugeridos que completarán tu preparación para los temas abordados en la semana.

Es importante que intentesresolverlos por ti mismo. De esta manera, podrás reconocer cuánto has aprendido sobre el tema.

Para resolver cada uno de los problemas, puedes apoyarte en el Libro de texto, el material de clase y tus apuntes de la semana.

Ingresa al foro de la semana para plantear tus dudas sobre los puntos que no hayan quedado claros. El foro te permite interactuar con tus compañeros, tu profesor y el asistentedel curso, intercambiando opiniones y profundizando algunos temas.

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I Torque

Se define el momento o torque de una fuerza F respecto del punto O como,

τ0 = r×F

→F

→

→

Por definición de producto vectorial, su magnitud es τ 0F = r F senφ . Se puede expresar el torque de una manera más familiar, si observamos en la figuraque d = r senφ . Entonces, podemos expresar el torque como τ 0F = d F , donde d es el brazo de palanca.

Suponga que una barra de longitud L puede girar alrededor de unos de sus extremos. Apliquemos ahora una fuerza F y veamos qué es lo que sucede:

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•

→

La fuerza F produce un giro antihorario a la barra. En este caso, el torque es τ0 = Fd k .
→F ∧ →

•

La fuerza F provoca un giro horario a la barra. En este caso, el torque es τ 0 = − Fd k .
→F ∧ →

•

La fuerza F no produce ningún giro a la barra. En este caso, el torque es cero.

Observaciones El torque está relacionado con los giros que realizan los cuerpos: mientras más grande sea el brazo de palanca, mayor es el torque y mayor es la tendencia del cuerpo agirar. Es importante notar que si la fuerza y el brazo de palanca son paralelos (la fuerza está en la dirección radial) el torque resulta ser cero.

II. Equilibrio
Supongamos que dos fuerzas iguales y opuestas actúan sobre un cuerpo rígido tal como se muestra en la figura. ¿Se encuentra el sólido en equilibrio?

Aunque en este caso, la suma de fuerzas sobre el cuerpo es cero, el cuerpo no estáen equilibrio porque las fuerzas que están actuando sobre él lo hacen girar. Por esta razón, para un cuerpo rígido, la condición de equilibrio señalada no es suficiente para garantizar el equilibrio. Se requiere imponer otra condición que garantice que el cuerpo no girará. En otras palabras, que la suma de los torques que se producen en el cuerpo sea cero también.

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1ra CONDICION DE EQUILIBRIO Condición de equilibrio traslacional, 2da CONDICION DE EQUILIBRIO Condición de equilibrio rotacional, Ejercicio

∑F = 0 . ∑τ = 0 .
→

→

1. Una barra OA situada en un plano vertical puede girar en torno de un punto
→

de suspensión O. Determine el torque de la fuerza F de intensidad igual a10,0 N en relación al punto O en los...