Equilibrio (Fisica)

EQUILIBRIO

EXPERIENCIA N ° 04


1. OBJETIVOS

Investigar sobre las condiciones para que un sistema se encuentre en equilibrio.
Investigar el comportamiento de las fuerzas concurrentes y las fuerzas paralelas.
Verificar experimentalmente las condiciones de equilibrio para una partícula, usando los diagramas de cuerpo libre.
Sumar por el Método del Paralelogramo, las fuerzasque actúan sobre el sistema en equilibrio.
Hallar los correspondientes errores para cada una de las cantidades físicas medidas.


2. EQUIPOS / MATERIALES

2 Soporte Universal
2 Polea
1 Juego de Pesas
1 Regla Patrón
Cuerda
2 Clamp o agarradera
3 Porta Pesas
2 Dinamómetro
1 Balanza
1 Tablero

3. FUNDAMENTO TEORICO

Todos los cuerpos en el universo interaccionan los unos con losotros, influyéndose mutuamente en sus movimientos. Pero podríamos imaginarnos una situación tal en que sobre un cuerpo no se ejerciera una interacción o en que el efecto combinado de varias se anulara; tendríamos entonces lo que se llama “partícula libre”.
La experiencia nos enseña que si en un instante dado cesa la acción que se ejerce sobre una partícula, de modo que ésta se convierta enlibre, su movimiento a partir de ese instante será rectilíneo uniforme con la velocidad que tenía en el momento en que dejaron de actuar los agentes exteriores. Esta tendencia de un cuerpo a mantener su velocidad cuando no se ejercen acciones sobre él se llama INERCIA.
Por ejemplo, cuando un vehículo que se mueve a cierta velocidad se detiene bruscamente, y cesa por tanto la acción impulsora queejerce sobre los pasajeros, éstos se sienten lanzados hacia adelante a causa de su propia inercia.
Consideremos ahora una bola situada sobre el piso plano, horizontal y pulimentado de una habitación. La bola permanecerá en reposo a menos que ejerzamos alguna acción sobre ella. Supongamos que golpeamos la bola. Esta es una acción que se ejerce sobre el cuerpo sólo durante un tiempo muy pequeño y aconsecuencia de la cual la bola adquiere cierta velocidad. Después del golpe la bola es nuevamente un cuerpo libre. La experiencia nos enseña que conserva la velocidad adquirida, continuando en movimiento rectilíneo uniforme por más o menos tiempo (decimos más o menos tiempo por que las más mínima fricción entre a bola y el piso retrasará gradualmente su movimiento). Si queremos cambiar la direccióndel movimiento de la bola, debemos ejercer una nueva acción sobre ella.

Definición de Equilibrio Estático
Cuando un cuerpo rígido está en reposo o en movimiento rectilíneo a velocidad constante, relativo a un sistema de referencia, se dice que dicho cuero está e equilibrio estático. Para tal cuerpo tanto la aceleración lineal de su centro de masa como su aceleración angular relativa acualquier 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”.

Condiciones de Equilibrio
Las condiciones para que un cuerpo rígido se encuentre en equilibrio son:

Primera Condiciónde Equilibrio: (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 e mueve a velocidad constante; es decir cuando la aceleración lineal del centro de masa es cero al ser observado desde un sistema de referencia inercial.
= D1 + F2 +F3 + ..... + FN = 0
En esta ecuación deequilibrio no aparecen las fuerzas internas ya que ellas se cancelan mutuamente en pares debido a la tercera Ley de Newton. Si las fuerzas estuvieran en el espacio, la ecuación anterior ha de ser expresada por las siguientes relaciones:

= F1x + F2x + F3x +…. + Fx = 0

= F1y + F2y + F3y +..... + FNy = 0

= F1z + F2z + F3z +..... + FNz = 0

Obviamente en dos dimensiones (o sea en el...