Equilibrio Estatico y Centro de Masa

´
EQUIL´IBRIO ESTATICO

Pr´actica

ESCUELA DE F´ISICA (UNAH)

Equilibrio Est´
atico
y Centro de Masa

GU´IA DE LABORATORIO
F´ISICA GENERAL (FS-105)
AUTOR: CARLOS E. GABARRETE

I.

Referencias
Serway & Jewett. F´ısica para Ciencias e Ingenier´ıa, Septima Edici´on, Cengage Learning, 2008.
CAP09 / Cantidad de Movimiento Lineal y Colisiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . Secci´
on 9.5
CAP12 / Equilibrio Est´
atico y Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secciones 12.1 y 12.2
Sears, Zemansky, Young, Freedman. F´ısica Universitaria, Decimosegunda edici´on, Pearson Educaci´on, 2009.
CAP08 / Momento Lineal, Impulso y Choques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secci´
on 8.5
CAP11 / Equilibrio y Elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Secciones 11.1 y 11.2

II.

Objetivos

Al finalizar esta pr´
actica el estudiante ser´
a capaz de:
1. Calcular la posici´
on del centro de masa de diferentes objetos.
2. Analizar la relaci´on entre el centro de masa y el centro de gravedad.
3. Determinar la masa de una regla con las condiciones de equilibrio est´atico.

III.

Problema

Varios objetos son colocados en equilibrio. Una plomada indicar´a la direcci´on de la fuerza de gravedad que act´
ua
sobre el objeto (ver figura 1 (a)). Con ello determinar el centro de masa y el centro gravedad de los objetos.
Una regla de masa M ylongitud L se coloca sobre un pivote con varios contrapesos de masas conocidas a ciertas distancias desde el eje de giro hasta lograr el equil´ıbrio est´atico sobre la regla (ver figura 1 (b)). Aplicando las
condiciones de equilibrio est´
atico determinar la masa de la regla.
x1

x2
o

CM
(a) Figura 1; Centro de masa

m1

M
m2

(b) Figura 1; Sistema en equilibrio est´
atico

F´ısica General ParaArquitectura (FS-105)

IV.

Equil´ıbrio Est´
atico y Centro de Masa

´ n del Marco Teo
´ rico
Revisio

De acuerdo a la bibliograf´ıa consultada.
a) ¿Qu´e es centro de masa?

b) ¿Cu´
ales son las expresi´
ones del centro de masa para un sistema de part´ıculas y un s´olido r´ıgido?

c) ¿Qu´e es centro de gravedad y que relaci´
on tiene con el centro de masa?

d) Considere el sistema en equilibriomostrado en la figura 1 (b) y haga un diagrama de cuerpo libre sobre la regla.
(No se olvide de incluir el peso de la regla.)

e) Considere el sistema en equilibrio mostrado en la figura 1 (b), ¿c´
omo quedan expresadas las condiciones de
equilibrio traslacional del sistema?

f ) Considere el sistema en equilibrio mostrado en la figura 1 (b), ¿c´
omo queda expresada la condici´
on de equilibriorotacional del sistema?

g) Usando la relaci´
on anterior en f ), ¿cu´
al seria la expresi´
on para la masa de la regla M en t´erminos de m1 , m2 ,
x1 , x2 y d. Donde d es la distancia desde el pivote al punto medio de la regla.

2

F´ısica General Para Arquitectura (FS-105)

V.

Equil´ıbrio Est´
atico y Centro de Masa

Montaje Experimental

Materiales y Equipo
Varias figuras de poliestireno planas.Alfileres, hilo y plomada.
Cuchilla.
Regla.
Porta masas.
Juego de masas.
Balanza.
Clips grandes.

VI.

Procedimiento Experimental

Parte #1: Determinaci´
on del centro de gravedad
1. Corte un pedazo de hilo y amarre en un extremo la plomada de un punto intermedio el alfiler y del otro dejelo
libre para colocarlo el el soporte.
2. Coloque una de las figuras de poliestireno sobre la pared de maneravertical, luego coloque el alfiler con la
plomada de un punto cercano a la orilla en la parte superior, ver figura 2 a). (no deje que el alfiler, la pared o
la plomada impidan el equilibrio de la figura).
3. Marque algunos puntos donde este el hilo, sobre la figura y luego trace una l´ınea recta entre estos puntos.
4. Rote la figura de poliestireno (unos 60◦ ) y repita en procedimiento anterior,...