EQUILIBRIO DE FUERZAS

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 para un sistema de fuerzas que actúan en diferentes puntos de aplicación.
Analizar y comparar los resultados teórico – prácticos mediante las tablas propuestas.

II. FUNDAMENTO TEORICO.
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 línea recta con velocidad constante (incluido el estado de reposo, que equivale velocidad cero). Como sabemos, el movimiento es relativo, es decir, depende de cual sea el observador que describa el movimiento. Así,para un pasajero de un tren, el boletero viene caminando lentamente por el pasillo del tren, mientras que para alguien que ve pasar el tren desde el andén de una estación, 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 conocidoscomo “sistemas de referencia inerciales”, que son aquellos sistemas de referencia desde los que se observa que un cuerpo sobre el que no actúa ninguna fuerza neta se mueve con velocidad constante.
En realidad, es imposible encontrar un sistema de referencia inercial, puesto que siempre hay algún tipo de fuerzas actuando sobre los cuerpos, pero siempre es posible encontrar un sistema dereferencia en el que el problema que estemos estudiando se pueda tratar como si estuviésemos en un sistema inercial. En muchos casos, suponer a un observador fijo en la tierra es una buena aproximación de sistema inercial. La primera ley de newton se enuncia como sigue:
“Todo cuerpo permanece en un estado de reposo o de movimiento rectilíneo uniforme a menos que otros actúen sobre el”Considerando que la fuerza es una cantidad vectorial, el análisis experimental correspondiente a las fuerzas requiere herramienta del algebra vectorial. Ello implica 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 escalar se realiza entre dos cantidadesvectoriales, como resultado de esta operación se determina una cantidad escalar; definido por:
.= Fr
F,r: son los módulos de los vectores , respectivamente.
Mientras tanto, el producto vectorial se opera entre dos vectores, cuyo resultado es otra cantidad vectorial. El módulo de este nuevo vector está dada por:
= rF…………(1.2)
Donde θ ángulo entre los vectores y . La representacióngráfica de estas operaciones algebraica se ilustra en la figura 1.1 y figura 1.2

Fig.1.1 Fig. 1.2
Los vectores se pueden descomponerse en sus componentes ortogonales o en base a los vectores unitarios ,y. Por lo que cualquier vector se puede expresar de la siguiente forma:
= , ,
En el plano cartesiano X-Y, lascomponentes ortogonales se determinan mediante las siguientes ecuaciones de transformación:
Rx=R…………..(1.3a)
Ry=R……………(1.3b)
R=………..(1.3c)
Tg= …….(1.3d)
Las condiciones de equilibrio, son las que garantizan a que los cuerpos pueden encontrarse en equilibrio de traslación y/o equilibrio de rotación.
Primera condición de equilibrio.
“Para que un cuerpo se encuentre en reposo absoluto o conmovimiento uniforme si y solo si la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre él es nulo”.
Las fuerzas que actúan sobre el cuerpo lo hacen en un único punto, este punto por lo general coinciden con el centro de masa del cuerpo; por ello todas estas fuerzas son concurrentes en el centro de masa. Para evaluar este equilibrio es necesario igualar a cero al vector resultante representado...