Ejercicio Estructura1

Equilibrio Estático o de Cuerpos Rígidos
Universidad de San Carlos, Facultad de Ingeniería/Arquitectura
Departamento de Física
Laboratorio de Física 1
Grupo # 6
201213904 Milvia Anabel Hernández Molina
201214169 Marilyn Cristina Borges Mazá
201016690 Marco Jose Cruz Ramirez

●

Resumen:  Se  presenta  el  análisis  del  equilibrio  de  cuerpos  estáticos,  simulando  la
tensión efectuada sobre una viga, la cual esta representada por una masa m graduada,
anclada  en  uno  de  sus  extremos  a  un  pedestal,  y  del  otro  extremo  unido  a  una  cuerda.
Se estudia el efecto  de la tensión en la cuerda a medida que el objeto de masa M cambia
su posición y realizando las   comparaciones de forma teórica y experimentalmente.

I.­ Objetivos:
Generales:
●Analizar el cómo las fuerzas resultantes en los sistemas  hacen que estos se mantengan
en equilibrio.
● Conocer las leyes y teorías físicas que se involucran en cuerpos estáticos.
Específicos:
● Elaborar  un  modelo  experimental  que de a conocer los fenómenos que pueden afectar a
un cuerpo en equilibrio en distintas condiciones.
●

Conocer  como  la  fuerza  que  ejerce  un  peso  sobre  un  cuerpo  estructural  (una  viga)afecta a este y a los soportes que lo mantienen en equilibrio (una cuerda)

●

Predecir  en  base  a  un  modelo  experimental  la  tensión  en  la  cuerda  teniendo   un  dato
arbitrario.

II.­ Marco Teórico:
Peso
El  peso  equivale  a  la  fuerza  que  ejerce  un  cuerpo  sobre  un  punto  de  apoyo,  originada  por  la
acción  del  campo  gravitatorio  local  sobre  la  masa  del  cuerpo.  Por  ser  una   fuerza, el  peso   se
representa  como  un  vector, definido  por su módulo, dirección y sentido, aplicado en  el centro de
gravedad del cuerpo y dirigido aproximadamente hacia el centro de la Tierra.

Tensión
Es la  fuerza de  tracción ejercida por una cadena, cable, cuerda o un objeto similar en otro objeto
sólido.
Equilibrio Estático
Decimos  que  un  cuerpo  se  encuentra  en   equilibrio  estático cuando  permanece  en  estado  de
reposo  ante  la  acción  de  unas  fuerzas  externas.El  equilibrio  estático  se aplica  a el cuerpo en sí
como a cada una de las partes.
Para  tal  cuerpo  tanto  la  aceleración  lineal  de  su  centro  de  masa  como  su  aceleración  angular
relativa  a  cualquier  punto   son  nulas.  Obviamente  este  estado  de  equilibrio  estático  tiene  su
fundamento en  la  primera  Ley  de  Newton,  cuyo  enunciado  es:  "  Todo  cuerpo  en  estado  de
reposo  o  de  movimiento  rectilíneo  uniforme,  permanece  en  dicho  estado,  a  menos  que  sobre
ella actúe una fuerza".
Si  se  aplican  fuerzas  a  un  cuerpo  rígido,  su  equilibrio  con  respecto  a  un  sistema  de  referencia
inercial estará determinado por:Primera condición de equilibrio: que es la suma de las fuerzas aplicadas al cuerpo es cero.
Segunda  condición  de  equilibrio:  es  la   suma  algebraica  de  los  momentos  con  respecto  a  un
punto de las fuerzas aplicadas es igual a cero.
Ejemplos

Diagrama Cuerpo Libre

∑Fx=0; Bx ­ Ax = 0
∑Fy= o; Ay ­ 9.8 ­ 23.6 =0
Ay =33.4kN
∑Ma=0
1.5Bx­2(9.8) ­ 6 (23.6)
Bx = 107.1 K
Bx=Ax
= 107.1kN

El  marco  mostrado  sostiene  una  parte  del techo de un pequeño edificio. Se sabe que la tensión
en el cable es de 150kN. Determine la reacción en el extremo fijo E.
∑Fx=0
∑Fy=0
∑Me=0

TanΘ = 6/4.5
Θ= arc Tan (6/4.5)
Θ=53.13

Fx= 150Cos 53.13
Fx= 90kN
Fy=150Sen 53.13
Fy=120kN
∑Fx=0 ; Ex + Fx = 0
Ex + 90kN = 0
Ex = ­90
= 90 <­­­
∑Fy=0 ; ­80kN ­ 120kN + Ey = 0
Ey= 200kN
∑Me=0 ; 200k(1.8) + 200k(3.6) +200k(5.4)+200k(7.2) ­ 120k(4.5∑Me = 360 ­ 540
= ­180kN
= 180kN

III.­ Diseño Experimental:
Para  efecto  de  este  laboratorio  se  empleó  un  modelo  de  laboratorio  capaz  de  proporcionarnos
distintos  datos  con  el  fin  de  obtener  ciertas  magnitudes  en  ciertas  condiciones  para  así  poder
experimentar   con  la  primera  ley  de  Newton  o  Primera  condición  del  equilibrio,  donde  ya
mencionamos ...